机械效率的探究及测量
2020年初中物理中考复习实验01《测量滑轮组的机械效率》
实验：《测量滑轮组的机械效率》滑轮组的机械效率实验是是初中物理力学中重要实验，也是中考中常考实验之一。
通过滑轮组机械效率的实验的考查，能很好考查学生的基本实验技能，还能考查学生机械效率知识的掌握情况，对理解滑轮组机械效率有很多帮助。
1、实验器材和装置图：刻度尺、弹簧测力计、钩码2m 长的细绳、滑轮组2、实验原理：有用功W 有用=Gh ，总功W 总=Fs ，机械效率100%100%W GhW Fsη=⨯=⨯有用总 。
3、实验方法：控制变量法（1）探究滑轮组的机械效率与物重的关系时，使用相同的滑轮组，改变所挂钩码的数量； （2）探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系时，控制所挂钩码的数量相同，改变滑轮组中动滑轮的重力； 4、实验操作（1）按照图示安装滑轮组，测钩码重力G 并记钩码和绳端的位置；（2）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码匀速上升，读出拉力F 的值，并测出钩码上升的高度h 和绳端移动的距离s ；记录实验数据填入表格中；次数 钩码重G/N钩码上升的高度h/m有用功W 有用/J弹簧测力计示数F/N绳子自由端移动的距离s/m总功W 总/J机械 效率η（3）多次改变钩码的数量，重复步骤（2）实验；（4）改变绳子的绕法，重复步骤（2）实验；（5）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的构码，重复步骤（2）实验；（6）分别计算出机械效率，分析测量结果，讨论影响机械效率的因素。
5、注意事项：（1）实验中弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动，目的是保证拉力等于弹簧测力计的示数；（2）绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系s=nh(n为作用在动滑轮上绳子的股数)；（3）在读数时，不能停住，要在匀速运动时度测力计示数，因为静止时读数小于匀速运动时的读数；（4）没有刻度尺也能完成实验，可以通过绕绳的方式即n’的股数来确定物体上升的高度和绳端移动距离的倍数关系。
6、交流反思:（1）分析实验数据，总结滑轮组机械效率的影响因素：物体重力、动滑轮重力；（2）提高滑轮组机械效率的方法：减少机械间的摩擦、减小动滑轮的重力、增加物重；（3）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度及滑轮组的绕线方式无关；（4）物重增大，额外功也变大，是因为随着物重的增加，滑轮与轴之间的摩擦力增大，克服摩擦力做的额外功增加。
探究斜面机械效率的实验报告
实验名称：探究斜面的机械效率提出问题：斜面也是一种机械，那么使用斜面能否省功，若不能省功斜面的机械效率与哪些因素有关？它的省力情况与机械效率又有什么关系呢？我们该如何测量并探究斜面的机械效率呢？猜想与假设：1．使用斜面不能省功。
2．斜面的机械效率跟它的倾斜程度有关。
斜面倾斜程度越大，机械效率越高。
3．斜面的机械效率与斜面粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越高。
设计实验：要证明同学们的猜想是否正确，最好的办法就是做实验，但是在做实验之前，我们必须先设计好实验方案。
讨论完成以下问题：（1）当一个物理量与几个因素有关时，我们用控制变量方法来进行实验。
（2）探究斜面的机械效率，需要测量哪些物理量：物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S。
（3）我们需要哪些测量仪器：弹簧测力计刻度尺。
（4）斜面的机械效率表式：。
（5）你准备怎样测量拉力大小沿斜面匀速向上拉动物体时的拉力。
实验器材：一块长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺、几块不相等的木块、毛巾、玻璃、细绳。
实验过程：1．用弹簧测力计测得小车的重力G。
2．用长木板和木块装置成如图所示的斜面，把小车通过细绳与弹簧测力计连接，沿斜面拉动弹簧测力计，把小车匀速拉上斜面。
3．分别从弹簧测力计上读出拉力F，并用刻度尺测出小车移动的距离S和升高的高度h。
4．保持斜面的长度不变，换用不同高度的木块，逐渐增加斜面的高度，做3次实验。
分别将实验数据记录在表格中。
5．保持斜面的高度不变，换用不同的材料铺在木板上，改变斜面的粗糙程度，做3次实验。
分别将实验数据记录在表格中。
设计实验表格表格一表格二3．进行实验：下面就开始实验吧。
同学们边做实验边记录数据。
分析与论证：对实验数据的结果进行分析：1．实验表明，使用斜面______省功（选填“能”或“不能”）。
2．在使用光滑程度一样的斜面，斜面越陡，越________（选填“省力”或“费力”），斜面的机械效率越______（选填“高”或“低”）。
内燃机机械效率(油耗线法)
实验一、内燃机机械效率的测定一、实验目的1、正确掌握单缸熄火法、示功图法测定内燃机机械效率的方法，熟悉进行实验时所需要的仪器设备；，并比较各种测定方法的2、通过计算，求得被测内燃机的机械效率ηm优缺点及适用场合。
二、机械效率的概念•内燃机工作时，内燃机的机械效率是指有效功率Pe与指示功率Pi之比值，即可表示为：————机械效率；式中：ηmP————指示功率，Kw；i————有效功率，Kw；PeP————机械损失功率，Kw。
m目前内燃机的机械效率η的大致范围是：m＝0.7～0.9汽油机：ηm＝0.7～0.85柴油机：ηm机械损失包括内燃机驱动附件的损失，因此测定机械效率时须装有本身正常使用时必须的所有附件。
三、机械效率的测定方法常用方法有倒拖法、示功图法、油耗线法、单缸熄火法四种。
1、倒拖法有的电力测功机既可作发电机运行，又可作电动机运行。
当内燃机在某一转速下运行时，并使冷却水，机油温度达到规定数值时，若内燃机拖动电力测功机，使其作为发电机运行，这时通过电力测功机可测定内。
然后停止对燃机的供油或停止点火，使电力测功燃机的有效功率Pｅ机作为电机运转，并以同样的转速倒拖内燃机，并同时维持内燃机的冷却水温度及机油温度不变。
这时电力测功机所测得的倒拖功率即为内燃机在该工况下的机械损失功率。
所以机械效率为──电力测功机所测得发功机的有效功率，Kw；式中：Pｅ──电力测功机倒拖发动机时所测得的倒拖功率，Kw .Pｍ依同样的方法可求出不同转速下的机械效率。
倒拖法方便简单，迅速。
但不适合增压发动机，同时在测定柴油机械损失功率时，所测之值大于柴油机实际机械损失功率值。
因此，要从所测得的数值中再减去0.14～0.35Kg/cm2，对于直接喷射式，空气涡流较弱的柴油机取下限，对分隔式燃烧室压缩比较高，充量涡流较强的柴油机取上限。
对气油机所测定Pｍ值与实际值相差不大，因而可不修正。
2、示功图法由于示功图求出平均指示压力pi，而由测功机测出内燃机的有效功率Pe ，并由Pe可计算出平均有效压力pe，则可按下式求出机械效率。
测量滑轮组的机械效率实验原理
测量滑轮组的机械效率实验原理实验原理：机械效率是指机械能输出和输入之比。
在测量滑轮组的机械效率实验中，可以通过测量轮组的负荷和速度，来计算轮组的输入和输出机械能，从而得到机械效率。
要测量滑轮组的机械效率，最基本的方法是采用牛顿定律，利用重力势能和动能转化的原理进行实验。
具体步骤如下：1. 准备实验装置：选定一个质量较大的滑轮，其轮轴平行于桌面，滑轮的辊筒之间放置一段粗绳，绕过滑轮。
在滑轮上方的绳上，用许多小铅块做拉力，使得系统保持稳定。
2. 测量滑轮的负荷：将质量为m的物体与薄绳相连，沿绳的自由端放下，使其抵达土地。
为了保证负荷的准确，可以对负荷进行多次测量、取平均值的方法。
将负荷的重量用登录钩测量。
3. 测量滑轮的速度：为了能够测量滑轮的速度，需要在绳下方放一个定点，以便观察绳的运动状态。
在绳的下方，放置一个指环，指环由一根细绳固定，细绳长度为2m，细绳固定在试验台的上方。
指环上方通过固定点，细绳与胶皮带相连。
在实验时，将物体从指针处放下，并用计时器记录物体从指针到达指环的时间，同时观察细绳运动状态。
通过记录所消耗的时间以及物体位置变化的情况，可以得到滑轮的速度。
4. 计算机械效率：将测得的滑轮负荷和速度代入公式P=Fvt，计算出滑轮输出能量。
用输入能量除以输出能量，即可得到滑轮的机械效率。
机械效率计算公式如下：η = (F/d) / (mgh/t)F为滑轮的负荷（N），d为滑轮的直径（m），m为物块的质量（kg），g为重力加速度（m/s^2），h为滑轮高度（m），t为物块下落时间（s）。
通过测量滑轮组的机械效率实验，可以通过测量轮组的负荷和速度来计算轮组的输入和输出机械能，从而得到机械效率。
这个实验不仅对于物理学习者提高对于运动学、动力学等深度物理概念的理解，也在实际生活中有一定的应用。
滑轮组在现代工业生产中有着广泛的应用。
在机械和电力工业中，滑轮组是重要的传动组件，其主要作用之一是传递力量。
测量发电机的机械效率的实验报告
测量发电机的机械效率的实验报告实验目的：实验原理：发电机是一种能将机械能转换为电能的装置，其机械效率是指在发电机运行过程中，能够转化为电能的机械能的百分比。
机械效率的计算公式为：机械效率=（输出的电功率/输入的机械功率）×100%实验器材：1.发电机2.电子天平3.电阻箱4.电压表5.电流表6.功率计实验步骤：1.将发电机固定在实验台上，并将其轴与轮胎连接。
确保发电机可以旋转。
2.使用电压表和电流表分别测量发电机的输出电压和输出电流。
3.制动发电机的轮胎，使其产生一定的阻力。
通过调整电阻箱中的电阻，使发电机能够正常工作。
4.使用功率计测量电阻箱的功率，即为输入的机械功率。
5.记录发电机输出的电功率和输入的机械功率。
实验数据记录：输出电压：U=10V输出电流：I=5A输入机械功率：Pm=20W输出电功率：Pe=U×I=10V×5A=50W实验结果计算：机械效率=（输出电功率/输入机械功率）×100%=（50W/20W）×100%=250%实验分析：通过本实验，我们测量了发电机的机械效率为250%。
可能造成机械效率高于100%的原因有失误，例如测量数据的误差、实验仪器的维护不良等。
此外，在实际应用中，发电机的机械效率通常会受到磨损、摩擦力、导线电阻等因素的影响，导致机械效率低于100%。
实验总结：本实验通过测量发电机的机械功率和电功率，计算机械效率，了解了发电机的能量转换过程。
实验结果显示，发电机的机械效率高于100%，可能存在实验误差的影响。
在实际应用中，我们应该注意保养发电机，减少能量损耗，提高机械效率。
测量滑轮组机械效率的原理
测量滑轮组机械效率的原理滑轮组机械效率是指滑轮组在传递力量的过程中损失的能量与输入能量的比值。
测量滑轮组机械效率的原理涉及到测量力、测量轴功率和测量损耗功率等方面。
以下是测量滑轮组机械效率的原理及相关参考内容：1. 测量力：测量滑轮组的机械效率需要测量力的大小。
一种常见的方法是使用张力传感器或称力传感器来测量滑轮组起重绳（如绞车绳）上的张力。
通过测量张力的大小来确定滑轮组所传递的力的大小。
张力传感器通常使用应变片或电力电阻器来进行信号的采集和传输。
参考内容：张力传感器的工作原理、应变片原理、电力电阻器原理。
2. 测量轴功率：滑轮组的机械效率还需要测量输出轴的转速和扭矩，从而计算出输出轴的功率。
通常可以使用转速传感器和扭矩传感器来测量输出轴的转速和扭矩。
转速传感器可以采用光电编码器或磁编码器来测量转速，而扭矩传感器可以使用应变片、电力电阻器等原理来测量扭矩值。
参考内容：转速传感器的工作原理、光电编码器原理、磁编码器原理、扭矩传感器的工作原理。
3. 测量损耗功率：测量滑轮组的机械效率还需要测量滑轮组在传递力量的过程中产生的损耗功率。
损耗功率主要包括摩擦损耗和内部损耗。
摩擦损耗可以通过测量滑轮组轴承的摩擦力或测量滑轮组运动部件的摩擦力来进行估算。
内部损耗包括传动带、齿轮等部件的损耗，可以通过测量这些部件的温度或测量其摩擦磨损程度来进行评估。
参考内容：摩擦力测量原理、传动带损耗机理、齿轮摩擦磨损机理。
4. 计算机械效率：在测量了力、轴功率和损耗功率后，可以通过计算来得到滑轮组的机械效率。
机械效率等于输出功率与输入功率的比值。
输出功率等于输出轴的轴扭矩乘以其转速，而输入功率等于输入轴的轴扭矩乘以其转速。
通过上述测量和计算，可以得到滑轮组的机械效率。
参考内容：计算机械效率的公式及计算方法。
5. 影响机械效率的因素：了解滑轮组机械效率的测量原理还需要了解影响机械效率的因素。
常见的影响因素包括滑轮组的摩擦、传动带的弯曲损耗、轴承的摩擦、轮齿的磨损等。
测量滑轮组的机械效率的原理
测量滑轮组的机械效率的原理一、机械效率的定义机械效率是指滑轮组在传递力量时，输入功与输出功的比值，用来衡量滑轮组的工作效率。
机械效率通常用η表示，其计算公式为：η = (输出功 / 输入功) × 100%二、机械效率的计算方法要测量滑轮组的机械效率，首先需要测量输入功和输出功。
输入功可以通过测量输入力的大小以及作用在滑轮组上的力臂长度，再乘以输入力的位移来计算。
输出功可以通过测量输出力的大小以及作用在滑轮组上的力臂长度，再乘以输出力的位移来计算。
1. 测量输入功测量输入功的方法有多种，常用的方法是通过测力计来测量输入力的大小。
测力计可以将力的大小转化为电信号输出，可以直接读取。
2. 测量输出功测量输出功的方法与测量输入功类似，也可以使用测力计来测量输出力的大小。
同样地，测力计可以将力的大小转化为电信号输出，可以直接读取。
3. 计算机械效率根据机械效率的定义，将测得的输入功和输出功代入计算公式中，即可得到滑轮组的机械效率。
三、影响机械效率的因素滑轮组的机械效率受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 摩擦损失滑轮组中的滑动摩擦会导致能量的损失，降低机械效率。
为了减小摩擦损失，可以加入润滑剂或使用滚动轴承等减少滑动摩擦的装置。
2. 弹性变形滑轮组中的零件在受力时会发生弹性变形，这也会导致能量的损失。
为了减小弹性变形带来的损失，可以选择材料较为刚性的零件或者增加支撑结构，提高整体的刚度。
3. 功率损耗在滑轮组的传动过程中，由于零件的几何形状和尺寸等因素，会产生一定的功率损耗。
为了减小功率损耗，可以优化滑轮组的设计，减少零件间的间隙和不必要的摩擦面。
4. 传动链路的不精确滑轮组的机械效率还受到传动链路的不精确性的影响。
传动链路的不精确包括链条的松弛、轴承的磨损等因素，这些都会降低滑轮组的机械效率。
因此，定期检查和维护传动链路是保持滑轮组高效工作的重要措施。
滑轮组的机械效率是衡量其工作效率的重要指标。
机械效率 实验
甲
乙
匀速
(1)按照甲图装置实验，小明应竖直向上
拉动弹簧测力
计，使钩码从 A 处升高到 A′处。由图可知拉力为_0_._8_N，钩码上
升的高度为___5_cm。
(2)小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在
表中。
实验 钩码重 钩码上升 拉力 绳端移动 机械
次数 力 G/N 高度 h/m F/N 的距离 s/m 效率 η
8
0.1
2.5
机械 效率η
74% 74% 86%
2．(2019·淄博)在日常生活和工农业生产中，提高机械效率 有着重要的意义．提高机械效率，要从研究影响机械效率的因 素出发，寻求办法．
(1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮， 利用图1和图2装置进行实验，并把数据整理记录在下表中.
3．[2018·攀枝花]某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮 4．[2018·攀枝花]某实验小组分别用如图所示
组(每个滑轮等重的时)，甲间、内在乙把两重相个物同滑G提轮时升组相间(每同内个高滑度把轮，等重F1重和物)F，2G在大提相小同相升相同高度，F1和 F2大小相等，不计等A．，绳力不F计重1和绳及F重2做及摩功摩擦的擦功，，率下相下列同说列法说正确法的是正( 确) 的是(D )
4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83%
5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95%
⑤利用图1的装置，把重4 N的物体用2.5 N的拉力迅 速拉起，滑轮组的机械效率为__8_0__%_____．可见如 果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组 的机械效率． (2)小明利用图3装置实验发现：斜面的机械效率与 斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关．保持斜 面倾斜程度不变，可以采用___减__小__接__触__面__粗__糙__程__度__ 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率．
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（11·宿迁）29．在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：
（1）完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：（a）__ ；（b）__ ；（c）__ ．
（2）通过比较__ 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重__ （选填“有关” 或“无关”）．
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较__ 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是__ 的（选填“正确” 或“错误”）．
答案：（1）1.2 1.32 90.9（或90.91或91）
（2）①与②有关
（3）①与③错误
（11·安徽）18．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O 点作为支点，在A 点用轻绳悬挂总重为G 的钩码，在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F ，利用刻度尺分别测出A 、B 两点上升的高度为h 1、h 2回答下列问题：
（1）杠杆机械效率的表达式为η=____________。
(用已知或测量的物理量符号表示) （2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________ （3）若只将钩码的悬挂点由A 移至C 、O 、B 位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案：（1）
%1002
1 Fh Gh （2）杠杆的自重 （3）变大
（11·芜湖）20．在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置测得了四组数据，如下表所示。
（1）前三次实验中，第____次实验数据明显出现错误，应当剔除。
（2）第四次实验中，有用功是______J ，总功是__________J ，滑轮组的机械效率为________。
（3）根据以上信息，请判断：该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与___________________是否有关。
答案：（1）3
（2）0.3 0.36 83.33%
（3）钩码上升的高度
（11·河北）33．下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。
（2）将表格中的数据补充完整。
（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与_________和_________有关。
（4）第一次实验中，钩码上升0.1m 所用的时间为1.5s ，则动力的功率为_________W 。
答案： （1）如图
（2）66.7％ （3）变大 物重 摩擦 （4）0.14
（11·福州）29．如图21所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N 。
（1）实验时要竖直向上且________拉动弹簧测力计。
若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是___________N，则滑轮组的机械效率是___________。
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（不计摩擦）
答案：（1）匀速 2.4 75% （2）增大
（11·德州）14．在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组分别做了三次实验，如图所示。
实验数据记录如下：
（1）编号①处数据应为，编号②数据应为。
（2）分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与有关。
答案：（1）3.8；73.5% （2）提升重物的重力。