斜面相關實驗裝置

1. 回顧實驗和探究：測量斜面機械效率的實驗裝置如圖（1）實驗所用的測量工具______和______．（2）下表為某

（1）實驗所用的測量工具彈簧測力計和刻度尺．
（2）①由表中第三組實驗數據可知，有用功W=Gh=3N×0.1m=0.3J，
總功W_總=Fs=2.5N×0.2m=0.5J；斜面的機械效率η=

W

W總

=

0.3J

0.5J

=60%，
實驗數據如下表所示．

接觸面	粗糙程度	物重/N	斜面高度/m	斜面長/m	拉力/N	機械效率
木板面	光滑	6	0.1	0.2	4	75%
木板面	光滑	3	0.1	0.2	2	75%
毛巾面	粗糙	3	0.1	0.2	2.5	60%

②a、由表中前兩次實驗數據可知，同一斜面，物體的重力不同，斜面的機械效率相同，
由此可知，同一斜面的機械效率大小與重物的重力無關．
b、由後兩次實驗的實驗數據可知，在斜面的高度和長度一定時，斜面越粗糙，機械效率越低；
綜合分析可知：在斜面高度和長度一定時，斜面的機械效率與物體的重力無關，與斜面的粗糙程度有關，斜面越粗糙，機械效率越低．
故答案為：（1）彈簧測力計；刻度尺；（2）①實驗數據如上表所示；②在斜面高度和長度一定時，斜面的機械效率與物體的重力無關，與斜面的粗糙程度有關，斜面越粗糙，機械效率越低；a、無關；b、低．

2. 下圖是小明同學探究斜面機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置

（1）照圖那樣安裝好斜面，將小車放在斜面上。用彈簧秤緩慢地把小回車拉上斜面，答記下彈簧秤的示數F，測出小車沿斜面通過的距離L，用彈簧秤稱得小車重G，並測出小車上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。
（2）把小車翻過來（輪子朝上）放在斜面上，重復上述實驗，根據實驗數據算出此時斜面效率η2。
（3）增大斜面的傾角，小車仍翻著放在斜面上重復實驗，算出斜面效率η3。
比較η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析實驗結果可得：斜面的效率主要受斜面和小車間的摩擦的影響，在（1）中由於輪子和斜面間的滾動摩擦小，必需做的額外功少，效率就高。在（3）中，當傾角增大，車對斜面的壓力減小，從而摩擦也減小，因此效率比（2）時高。比較操作（2）、（3）中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。

3. 圖所示是小聰探究「斜面的機械效率與哪些因素有關」的實驗裝置．表2是小聰通過實驗得到的部分實驗數據．

（1）只有物體做勻速直線運動時，受到的摩擦力才等於彈簧測力計拉力的大小；
（2）第2次實驗測得的機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

7N×0.5m

6N×1m

×100%≈58.3%；
（3）由表中2、4或3、5實驗數據可知，粗糙程度相同的斜面，越平緩的越省力；
（4）分析2、3組數據可知，斜面的傾斜程度相同時，斜面的機械效率與斜面粗糙程度有關，斜面越光滑，機械效率越高；
分析2、4或3、5實驗數可知，斜面粗糙程度相同時，斜面機械效率與斜面傾斜程度有關，斜面越陡，機械效率越高；
故斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和斜面粗糙程度有關；
（5）根據實驗結論可知，提高斜面機械效率的方法有：使斜面更光滑或提高斜面的傾斜程度．
故答案為：
（1）勻速直線；
（2）58.3；
（3）省力；
（4）斜面的傾斜程度；斜面粗糙程度；
（5）使斜面更光滑（或提高斜面的傾斜程度）．

4. 下圖是小明同學斜面機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置

Ⅰ（1）表格中三次實驗斜面的長都是1m,而斜面的高度在變化,說明研究的是斜面的機械效率與斜面的傾斜程度的關系．第1次實驗中,斜面的機械效率為
η= W有/W總=Gh/FS=10*0.1/(5*1)=1/5=20%
計算過程也說明,在5J的總功中,只有1J是有用功,而另外4J則在克服摩擦的過程中由機械能轉化成了物塊與斜面的內能；即
物塊和斜面的內能增加了約5-1=4J.
（2）從第1次實驗到第3次實驗,斜面越來越陡,但斜面的機械效率卻由20%升高到60%,變得越來越高．根據控制變數法,若要探究斜面機械效率跟斜面粗糙程度的關系,就應保持斜面的傾斜程度不變；
Ⅱ將相關數據帶入公式就可以算出斜面的機械效率,這里還要注意一下長度單位的統一．
η= W有/W總=Gh/FS=25*0.1/(20*0.2)=2.5/4=62.5%．

5. 如圖是探究斜面的機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置．（1）實驗器材有木塊、鐵塊、墊塊、各處粗糙程度相

（1）由表中數據可見需要測量的物理量有四個：物塊的重力、沿斜面的拉力、內物塊上升的高度容、物塊移動的距離，其中前兩個由彈簧測力計完成，後兩個由刻度尺來完成測量，因此還需要補充的器材是：刻度尺．
（2）①分析實驗1、2，接觸面的粗糙程度、物塊重相同，斜面的傾斜程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關系（有關）；
分析實驗2、3，斜面的傾斜程度、接觸面的粗糙程度相同，物塊重不同，機械效率相同，研究的是斜面的機械效率與物塊重的關系（無關）；
分析實驗3、4，斜面的傾斜程度、物塊重相同，接觸面的粗糙程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與接觸面粗糙程度的關系；
由此可見斜面的機械效率與接觸面粗糙程度、物塊重斜面、傾斜程度的關系．
②在第四次實驗中，拉力做的有用功W_有=Gh=5N×0.35m=1.75J，斜面效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

FL

×100%=

5N×0.35m

3.1N×0.8m

×100%≈71%．
故答案為：（1）刻度尺；（2）①接觸面粗糙程度；物重；斜面傾斜程度；②1.75；71%．

6. 下圖是探究斜面的機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置

解答：

解：（1）由表中數據可見需要測量的物理量有四個：物塊的重力、專沿斜面的拉屬力、物塊上升的高度、物塊移動的距離，其中前兩個由彈簧測力計完成，後兩個由刻度尺來完成測量，因此還需要補充的器材是：刻度尺．

（2）①分析實驗1、2，接觸面的粗糙程度、物塊重相同，斜面的傾斜程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關系（有關）；

分析實驗2、3，斜面的傾斜程度、接觸面的粗糙程度相同，物塊重不同，機械效率相同，研究的是斜面的機械效率與物塊重的關系（無關）；

分析實驗3、4，斜面的傾斜程度、物塊重相同，接觸面的粗糙程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與接觸面粗糙程度的關系；

由此可見斜面的機械效率與接觸面粗糙程度、物塊重斜面、傾斜程度的關系．

故答案為：（1）刻度尺；（2）①接觸面粗糙程度；物塊重斜面；傾斜程度；②71%．

點評：

本題為斜面機械效率的測量實驗，考查了測量工具的選擇、機械效率的計算、影響機械效率大小的因素，利用好控制變數法分析是本題的關鍵．

7. 如圖是某同學探究斜面的機械效率跟哪些因素有關的實驗裝置．實驗時他用彈簧測力計拉著同一物塊沿粗糙程度

（1）在第2次實驗中，拉力的總功W_總=Fs=5.3N×1m=5.3J，斜面的效率η=

W有用

W總

×100%=

3.5J

5.3J

×100%≈66%；
（2）由表中2、3或4、5實驗數據可知，在斜面粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越高．
分析1、2、4三次的實驗數據可以得出結論：在斜面傾斜程度相同時，斜面越粗糙，機械效率越低．
故答案為：（1）5.3J；66%；（2）2、3（或4、5）；高；1、2、4；低．

8. 如圖是小紅同學探究影響斜面機械效率因素的實驗裝置．實驗准備的器材有：三個質量不同的木塊A，三條粗糙

（1）測量拉力用彈簧測力計； （2）數據表時在改變物重時，機械效率不變，說明機械效率與物重無關； （3）W 有 =Gh=6N×0.2m=1.2J W 總 =Fs=3.8N×0.4m=1.52J η= W 有 W 總 = 1.2J 1.52J =78.9% （4）分析表中數據與（3）中結果比較，猜想機械效率與斜面傾斜程度有關． 故答案為： （1）彈簧測力計 （2）斜面的機械效率與物重無關 （3）78.9% （4）傾斜程度（或粗糙程度等）

9. 用如圖所示的實驗裝置測量斜面的機械效率．實驗時，沿斜面向上勻速拉動彈簧測力計，使木塊沿斜面勻速上升

（1）第1次實驗時：
斜面的有用功W_有=Gh=1.0N×0.10m=0.1J；
總功W_總=Fs=1.0N×0.20m=0.2J；
斜面的效率η=

W有

W總

=

0.1J

0.2J

=50%．
使用該斜面做額外版功的原因：克服權木塊和斜面之間的摩擦力做功．
（1）斜面的機械效率跟斜面的高度、斜面的粗糙程度有關，所以探究斜面的機械效率與物體的重力關系，要控制斜面的高度、斜面的粗糙程度不變，實驗中只控制斜面的高度相同，採用兩個不同物體，沒有控制物體和斜面之間的粗糙程度不變．
故答案為：
（1）0.1；50；木塊和斜面之間的摩擦力做功；
（2）不能；只控制斜面的高度相同，沒有控制物體和斜面之間的粗糙程度不變．

10. 如圖是小明同學斜面機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置．（1）實驗時小明應用彈簧測力計拉著同一物塊沿粗

（1）實驗時應拉著同一物塊沿粗糙程度相同的斜面向上做勻速直線運動．
（2）題中保證了斜面的粗糙程度一定，斜面的傾斜程度不同，是探究斜面機械效率和斜面傾斜程度的關系；
第一次實驗的機械效率η=

W有

W總

×100%=

10N×0.1m

5N×1m

×100%=20%．
（3）分析表中數據可知：斜面的傾斜程度越大，即斜面越陡，斜面的機械效率越高；
要探究斜面機械效率和斜面粗糙程度的關系，應控制物重和斜面的傾斜程度一定．
故答案為：（1）勻速直線；（2）斜面傾斜程度；20%；（3）高；物重和斜面的傾斜程度．