《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

|原理|$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%= \frac{Gh}{Fs}×100\%$|
|器材|除钩码、铁架台、滑轮、细线外,还需弹簧测力计、刻度尺|
|测量物理量|钩码重G、钩码被提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s|
|注意事项|实验时,弹簧测力计应竖直向上、匀速、缓慢拉动|
|实验结果|(1)不计摩擦情况下,滑轮组机械效率与物重和动滑轮重有关(2)同一滑轮组,提起的物重越大,滑轮组的机械效率高(3)不同的滑轮组机械效率不同,且在物重相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低(4)滑轮组的机械效率与吊起动滑轮的绳子段数和物体被提升的高度无关(选填“有关”或“无关”)|

答案： 器材：弹簧测力计、刻度尺
注意事项：竖直向上、匀速、缓慢
实验结果：
(1)物重、动滑轮重
(2)大、高
(3)重、低
(4)无关

例3【实验名称】测量滑轮组的机械效率。
用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
|次序|钩码重力G/N|钩码上升高度h/cm|拉力F/N|绳子自由端移动距离s/cm|机械效率η/%|
|1|2.0|6|1.0|18|66.7|
|2|4.0|6|1.8|18|74.1|
|3|6.0|6|2.5|18|80|
|4|4.0|12|1.8|36|74.1|


【数据分析】
(1)实验过程中,应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计；第1次实验时,钩码上升的时间为3s,此过程中,绳子自由端上升的速度为0.06m/s。
(2)第3次实验时所做的有用功为0.36J,滑轮组的机械效率是80%。
(3)分析第1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物的重力越大,滑轮组的机械效率越高；分析第2、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关(选填“有关”或“无关”)。
(4)机械效率是机械性能好坏的重要标志,结合生产生活实际,下列措施中可以提高机械效率的是AC(多选,填字母)。
A. 换用更轻的动滑轮
B. 加快提升物体的速度
C. 机械加润滑油

答案： 【解析】：
本题主要考查测量滑轮组的机械效率的实验，涉及实验操作、速度计算、有用功和机械效率的计算，以及影响滑轮组机械效率的因素和提高机械效率的方法。
（1）实验过程中，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能保证弹簧测力计示数稳定，便于读数。
已知第1次实验时，钩码上升的高度$h = 6cm = 0.06m$，绳子自由端移动距离$s = 18cm = 0.18m$，钩码上升的时间$t = 3s$。
因为滑轮组中绳子段数$n=\frac{s}{h}=\frac{18cm}{6cm}=3$，所以绳子自由端移动速度$v=\frac{s}{t}=\frac{0.18m}{3s}=0.06m/s$。
（2）第3次实验时，钩码重力$G = 6.0N$，钩码上升高度$h = 6cm = 0.06m$，根据有用功公式$W_{有}=Gh$，可得有用功$W_{有}=6.0N×0.06m = 0.36J$。
拉力$F = 2.5N$，绳子自由端移动距离$s = 18cm = 0.18m$，根据总功公式$W_{总}=Fs$，可得总功$W_{总}=2.5N×0.18m = 0.45J$。
再根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$，可得滑轮组的机械效率$\eta=\frac{0.36J}{0.45J}×100\% = 80\%$。
（3）要得出使用同一滑轮组提升重物时，重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高，需要控制滑轮组相同，改变重物重力，所以分析第1、2、3次实验的数据。
分析第2、4次实验的数据，发现滑轮组相同，重物重力相同，钩码上升高度不同，但机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（4）换用更轻的动滑轮，可以减少额外功，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{W_{有}}{W_{有}+W_{额}}$，在有用功一定时，额外功减少，总功减少，机械效率提高，A选项正确。
加快提升物体的速度，不会影响有用功和额外功的大小，也就不会影响机械效率，B选项错误。
机械加润滑油，可以减少摩擦，从而减少额外功，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{W_{有}}{W_{有}+W_{额}}$，在有用功一定时，额外功减少，总功减少，机械效率提高，C选项正确。
【答案】：
（1）匀速；0.06；
（2）0.36；80%；
（3）1、2、3；无关；
（4）AC。