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某同学探究“动滑轮和定滑轮的特点”,实验过程如下:(1)如图1所示,在使用定滑轮提升同一重物时,用弹簧测力计沿三个不同的方向拉起重物,拉力分别为F1,F2,F3,则它们的大小关
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某同学探究“动滑轮和定滑轮的特点”,实验过程如下:
(1)如图1所示,在使用定滑轮提升同一重物时,用弹簧测力计沿三个不同的方向拉起重物,拉力分别为F1,F2,F3,则它们的大小关系是______.
(2)探究动滑轮使用特点的过程如图2所示,请仔细观察图中的操作和______测量结果,然后归纳得出初步结论.已知动滑轮的重力为0.2N.
比较(a)、(b)两图可得出的结论是______;
比较(b)、(c)、(d)三图可得出的结论是______.
(3)为了得出使用动滑轮比使用动滑轮更省力,他应该提升质量______(“相同”或“不同”)的钩码,并应该______拉动弹簧测力计.
(4)为了比较动滑轮的定滑轮提升重物时谁的机械效率高,收集了如下数据:
通过分析数据,可得出结论是______.
(5)他用手中的定滑轮和动滑轮还测量滑轮组的机械效率.用图3所示的装置提起重物,并做了如下实验记录:
请将图3乙中弹簧测力计的示数记录在上表中.分析数据可得有用功为______J,总功为______J,该滑轮组的机械效率为______(%前保留一位小数)
(1)如图1所示,在使用定滑轮提升同一重物时,用弹簧测力计沿三个不同的方向拉起重物,拉力分别为F1,F2,F3,则它们的大小关系是______.
(2)探究动滑轮使用特点的过程如图2所示,请仔细观察图中的操作和______测量结果,然后归纳得出初步结论.已知动滑轮的重力为0.2N.
比较(a)、(b)两图可得出的结论是______;
比较(b)、(c)、(d)三图可得出的结论是______.
(3)为了得出使用动滑轮比使用动滑轮更省力,他应该提升质量______(“相同”或“不同”)的钩码,并应该______拉动弹簧测力计.
(4)为了比较动滑轮的定滑轮提升重物时谁的机械效率高,收集了如下数据:
滑轮 | 钩码重G/N | 钩码上升高度h/cm | 测力计拉力F/N | 测力计移动距离s/cm |
动滑轮 | 2 | 10 | 1.1 | 20 |
定滑轮 | 2 | 10 | 2.1 | 10 |
(5)他用手中的定滑轮和动滑轮还测量滑轮组的机械效率.用图3所示的装置提起重物,并做了如下实验记录:
钩码重G(N) | 钩码上升高度h(cm) | 测力计拉力F(N) | 测力计移动距离s(cm) |
4 | 10 | 30 |
▼优质解答
答案和解析
(1)因为定滑轮相当于一等臂杠杆,只能改变力的方向,而不省力,故定滑轮拉同一重物G,沿三个不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物体的重力;
(2)观察图中的操作和测力计的测量结果,初步分析比较图 (a)、(b)可知:物体重为2.2N,使用动滑轮时,拉力为1.1N,可见使用动滑轮能省力;
分析比较图 (b)、(c)、(d)可知:使用动滑轮缓慢提升相同重物时,两边绳子夹角越大,所用的力也越大,即:拉力方向与竖直方向的夹角越大,拉力越大.
(3)为了得出使用动滑轮比使用动滑轮更省力,他应该提升质量相同的钩码测量时,必须匀速直线拉动绳子,才能保证拉力大小不变.
(4)定滑轮的机械效率η=
=
=
≈95.2%;
动滑轮机械效率η=
=
=
≈90.9%;
由此可得出结论:提升相同的物体时,定滑轮的机械效率大于动滑轮的机械效率;
(5)测力计的量程为5N,分度值为0.2N,示数为2.2N;
有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J,
总功W总=Fs=2.2N×0.3m=0.66J,
滑轮组的机械效率η=
=
≈60.6%.
故答案为:
(1)F1=F2=F3;
(2)测力计;使用动滑轮能省力;拉力方向与竖直方向的夹角越大,拉力越大;
(3)相同;匀速;
(4)提升相同的物体时,定滑轮的机械效率大于动滑轮的机械效率;
(5)2.2;0.4;0.66;60.6%.
(2)观察图中的操作和测力计的测量结果,初步分析比较图 (a)、(b)可知:物体重为2.2N,使用动滑轮时,拉力为1.1N,可见使用动滑轮能省力;
分析比较图 (b)、(c)、(d)可知:使用动滑轮缓慢提升相同重物时,两边绳子夹角越大,所用的力也越大,即:拉力方向与竖直方向的夹角越大,拉力越大.
(3)为了得出使用动滑轮比使用动滑轮更省力,他应该提升质量相同的钩码测量时,必须匀速直线拉动绳子,才能保证拉力大小不变.
(4)定滑轮的机械效率η=
W有用 |
W 总 |
Gh |
Fs |
2N×0.1s |
2.1N×0.1m |
动滑轮机械效率η=
W有用 |
W总 |
Gh |
Fs |
2N×0.1m |
1.1×0.2m |
由此可得出结论:提升相同的物体时,定滑轮的机械效率大于动滑轮的机械效率;
(5)测力计的量程为5N,分度值为0.2N,示数为2.2N;
钩码重G(N) | 钩码上升高度h(cm) | 测力计拉力F(N) | 测力计移动距离s(cm) |
4 | 10 | 2.2 | 30 |
总功W总=Fs=2.2N×0.3m=0.66J,
滑轮组的机械效率η=
W有用 |
W总 |
0.4J |
0.66J |
故答案为:
(1)F1=F2=F3;
(2)测力计;使用动滑轮能省力;拉力方向与竖直方向的夹角越大,拉力越大;
(3)相同;匀速;
(4)提升相同的物体时,定滑轮的机械效率大于动滑轮的机械效率;
(5)2.2;0.4;0.66;60.6%.
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