斜面實驗裝置

A. 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．

B. 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%．

C. 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．

D. 如圖是測量斜面機械效率的實驗裝置，已知物重G為8N，彈簧測力計的示數如圖所示，下列有關實驗過程的說法

（1）實驗過程中要求沿斜面向上勻速直線拉動彈簧測力計，故B正確；
（2）彈簧測力計的分度值為0.2N，所以拉力的大小為4.8N，
拉力做的總功W_總=Fs=4.8N×（0.64m+0.08m）=3.456J，
因△ABC∽△ADE，如圖所示：

所以物體上升的高度h=

AB×DE

AD

=

72cm×30cm

80cm

=27cm=0.27m，
有用功W_有=Gh=8N×0.27m=2.16J，故A錯誤；
斜面的機械效率η=

W有用

W總

×100%=

2.16J

3.456J

×100%=62.5%，故C正確；
（3）摩擦力做的功W_額=W_總-W_有=3.456J-2.16J=1.296J，
∵W_額=fs，
∴摩擦力f=

W額

s

=

1.296J

0.64+0.08m

=1.8N，故D正確．
故選A．

E. 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．

F. 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．

G. 如圖是小明同學測量斜面機械效率的實驗裝置．實驗時用彈簧測力計拉著重為8N的木塊沿斜面向上做勻速直線運

（1）彈簧測力計的分度值為0.2N，所以拉力的大小為4.8N，
拉力做的總功W_總=Fs=4.8N×（0.64m+0.08m）=3.456J，
因△版ABC∽△ADE，如圖所示：權
1.296J0.64m+0.08m=1.8N．
（3）斜面機械效率與物塊重力、斜面傾斜程度和斜面粗糙程度有關，若要探究斜面的機械效率和物體重力的關系，應控制斜面傾斜程度和斜面粗糙程度保持不變．
故答案為：4.8N；62.5%；1.8N；斜面傾斜程度和斜面粗糙程度．

H. 如圖所示是某同學探究「斜面的機械率」實驗裝置圖．實驗前他做了如下猜想：A、斜面的機械效率可能與斜面

（1）第四次實驗的機械效率：η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

5N×0.7m

5.2N×1m

≈67.3%；
（2）由表中3、4兩次實驗數版據可知，在斜面粗糙程度不同而權斜面的傾斜程度相同時，
斜面的效率不同，由此可知，斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有關，故猜想A正確．
由表中第1、2、3此實驗數據可知，當斜面粗糙程度相同時，斜面越陡機械效率越高．
（3）通過分析1、2、3次試驗數據還可以發現，斜面越緩，拉力越小，因此斜面越緩越省力；
當用彈簧拉著物體沿斜面做勻速向上運動時，物體的受力情況如下圖：

由圖可見，物體受到重力、垂直於斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，因為支持力不變，所以摩擦力的大小也不變．由於物塊又做勻速直線運動，則彈簧測力計的拉力大小等於摩擦力和重力在沿斜面方向的分力的和，所以物塊所受的拉力大於物塊所受的摩擦力．
故答案為：（1）67.3%（2）3、4；斜面的粗糙程度；高；（4）省力；大於．

I. 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．

J. 橡皮筋鐵罐爬斜面實驗

（1）鐵罐不太陡的斜面上滾下，是從最高處滾下時，鐵罐先由慢到快、後由快到慢滾到最低點，上一段滾動主要是重力勢能減小，鐵罐的動能和橡皮筋的彈性勢能增加；下一段滾動主要是重力勢能和鐵罐的動能減小，橡皮筋的彈性勢能增加；最終是鐵罐在斜面上從最高處滾到最低處，主要是重力勢能轉化為彈性勢能．
（2）鐵罐由斜面底部自動滾上去，是從最低處滾下時，鐵罐先由慢到快、後由快到慢滾到最高點，下一段向上滾動主要是橡皮筋的彈性勢能減小，鐵罐的動能和重力勢能增加；上一段滾動主要是橡皮筋的彈性勢能和鐵罐的動能減小，重力勢能增加；鐵罐在斜面上從最低處滾到最高處，主要是彈性勢能轉化為重力勢能．
故選ABCD．