斜面的機械效率探究實驗裝置

㈠ 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）．

㈡ 用如圖所示的裝置探究斜面的機械效率

（1）η= W 有用 W 總 = Gh Fs = 20N×0.3m 15N×0.5m =80%． （2）斜面的機械效率與斜面的粗糙程度、斜面的坡度有關．斜面越光滑專、越屬陡機械效率越高．所以提高斜面機械效率可以減小斜面粗糙程度，或增大斜面的傾斜角度． 故答案為：80%；增大斜面的傾斜角度（或減小斜面粗糙程度等）．

㈢ 如圖是小明同學做「探究斜面的機械效率」的實驗裝置．（1）請計算斜面坡度為60°時的機械效率．（2）請你

（1）W_有=Gh=0.5N×0.28m=0.14J；
W_總=Fs=0.45N×0.4m=0.18J；
η=

W有

W總

=

0.14J

0.18J

×100%=77.8%．
（2）由表中數據知，斜面的粗糙程度、物重、斜面長不變，斜面越緩，拉力越小，機械效率越低．反之，拉力越大，機械效率越高；
（3）由（2）中的分析可知樓梯越緩，上樓所用的力越小．
故答案為：
（1）77.8；
（2）緩，高；
（3）緩．

㈣ 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。

㈤ 如圖是某一學習小組探究「斜面的機械效率」實驗裝置及實驗數據記錄表：斜面的傾斜程度物塊重（N）斜面高

（1）沿斜面拉動木塊時，為使測力計的示數穩定，應盡量使木塊做勻速直線運動．
（2）比較表中「物塊重」和「沿斜面的拉力」兩欄對應的數據，由實驗數據可知，在同一次實驗中，拉力總是小於重力，由此可知斜面是一種省力的簡單機械．
（3）由表中實驗數據可知，實驗控制了斜面長度不變而高度不斷變化，斜面的傾斜程度不斷變化，實驗研究的是斜面傾斜程度對斜面機械效率的影響，由表中實驗數據可知：斜面長度不變時，斜面越高，斜面的效率越大；
（4）第1次實驗的數據可知，斜面的有用功為：W_有=Gh=10N×0.1m=1J；W_總=Fs=5.0N×1m=5J；
則額外功W_外=W_總-W_有=5J-1J=4J，因此摩擦力f=

W外

s

=

4J

1m

=4N．
故答案為：（1）勻速；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面的傾斜程度；其它條件不變時，斜面的傾斜程度越大機械效率越高；（4）1；5；4．

㈥ 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%．

㈦ 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．

㈧ 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．

㈨ 如圖是小楓探究影響斜面機械效率因素的實驗裝置．他在實驗時用彈簧測力計拉著同一木塊沿著不同的斜面勻速

（1）∵W_總=W_有+W_額，
W_總=Fs，W_有=Gh，W_額=fs，
∴Fs=Gh+fs，
把第4次實驗數據代入上式得：
5.0N×0.8m=5N×0.51m+f×0.8m，
解得：f≈1.8N．
（2）由第1、2、4次記錄的數據可以看出斜面傾斜程度越大時，斜面的機械效率越大．可得結論：在斜面光滑程度一定時，斜面越陡機械效率越高；
（3）由第3、4、5次記錄的數據可以看出在斜面傾斜程度相同時，斜面越光滑機械效率越大；或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）1.8；
（2）斜面越陡機械效率越高；
（3）在斜面傾斜程度相同時，斜面越粗糙機械效率越低．

㈩ 如圖是小明「探究斜面機械效率」的實驗裝置，他在實驗時用彈簧測力計拉著重為6N的木塊分別沿傾斜程度不同

（1）①比較數據中的物重和拉力可知藉助斜面是否省力，根據數據中物體上升高度和沿斜面移動距離可知斜面是否費距離；
②在第2次實驗中：
總功：W_總=Fs=3N×0.5m=1.5J，
有用功：W_有=Gh=6N×0.2m=1.2J，
拉力所做的額外功W_額=W_總-W_有=1.5J-1.2J=0.3J；
（2）明完成兩次實驗後得出的結論具有偶然性，為得到普遍成立的結論應多次實驗、找規律；
（3）實際生活生產中應用斜面工作原理的實例有盤山公路，螺絲釘等．
故答案為：
（1）①拉力；沿斜面移動距離；②0.3；
（2）不可靠；實驗次數太少，結論不具有普遍性；
（3）盤山公路．