探究影響斜面機械效率的因素實驗裝置

① 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．

② 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．

③ 如圖所示是某一學習小組探究「斜面的機械效率」的實驗裝置及實驗數據記錄表： 斜面的傾斜程度 物

（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回運動．
（2）比較表中「答物塊重」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，實驗研究的是斜面成像程度對斜面機械效率的影響，由表中實驗數據可知：在物體重力與斜面長度不變時，斜面傾斜程度越大，斜面機械效率越高．
（4）由表中第2組實驗數據可知，W_總=Fs=6.7N×1m=6.7J，
W_有用=Gh=10N×0.3m=3J，額外功：W_額=W_總-W_有用=6.7J-3J=3.7J，
∵W_額=fs，
∴摩擦力f=

W額

s

=

3.7J

1m

=3.7N．
故答案為：（1）勻速直線；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面傾斜程度；在物體重力與斜面長度不變時，斜面傾斜程度越大，斜面機械效率越高．（4）3.7．

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 如圖是某一學習小組探究「斜面的機械效率」的實驗裝置，實驗數據記錄如表． 斜面的傾斜程度 物

（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專動．
（2）比較表中屬「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．
故答案為：（1）勻速直線；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面傾斜程度對斜面機械效率的影響．

⑥ 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．

⑦ 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．