斜面相关实验装置

1. 回顾实验和探究：测量斜面机械效率的实验装置如图（1）实验所用的测量工具______和______．（2）下表为某

（1）实验所用的测量工具弹簧测力计和刻度尺．
（2）①由表中第三组实验数据可知，有用功W=Gh=3N×0.1m=0.3J，
总功W_总=Fs=2.5N×0.2m=0.5J；斜面的机械效率η=

W

W总

=

0.3J

0.5J

=60%，
实验数据如下表所示．

接触面	粗糙程度	物重/N	斜面高度/m	斜面长/m	拉力/N	机械效率
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、由表中前两次实验数据可知，同一斜面，物体的重力不同，斜面的机械效率相同，
由此可知，同一斜面的机械效率大小与重物的重力无关．
b、由后两次实验的实验数据可知，在斜面的高度和长度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低；
综合分析可知：在斜面高度和长度一定时，斜面的机械效率与物体的重力无关，与斜面的粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越低．
故答案为：（1）弹簧测力计；刻度尺；（2）①实验数据如上表所示；②在斜面高度和长度一定时，斜面的机械效率与物体的重力无关，与斜面的粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越低；a、无关；b、低．

2. 下图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置

（1）照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小回车拉上斜面，答记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。
（2）把小车翻过来（轮子朝上）放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η2。
（3）增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率η3。
比较η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在（1）中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在（3）中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比（2）时高。比较操作（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. 图所示是小聪探究“斜面的机械效率与哪些因素有关”的实验装置．表2是小聪通过实验得到的部分实验数据．

（1）只有物体做匀速直线运动时，受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小；
（2）第2次实验测得的机械效率：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

7N×0.5m

6N×1m

×100%≈58.3%；
（3）由表中2、4或3、5实验数据可知，粗糙程度相同的斜面，越平缓的越省力；
（4）分析2、3组数据可知，斜面的倾斜程度相同时，斜面的机械效率与斜面粗糙程度有关，斜面越光滑，机械效率越高；
分析2、4或3、5实验数可知，斜面粗糙程度相同时，斜面机械效率与斜面倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率越高；
故斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和斜面粗糙程度有关；
（5）根据实验结论可知，提高斜面机械效率的方法有：使斜面更光滑或提高斜面的倾斜程度．
故答案为：
（1）匀速直线；
（2）58.3；
（3）省力；
（4）斜面的倾斜程度；斜面粗糙程度；
（5）使斜面更光滑（或提高斜面的倾斜程度）．

4. 下图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置

Ⅰ（1）表格中三次实验斜面的长都是1m,而斜面的高度在变化,说明研究的是斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系．第1次实验中,斜面的机械效率为
η= W有/W总=Gh/FS=10*0.1/(5*1)=1/5=20%
计算过程也说明,在5J的总功中,只有1J是有用功,而另外4J则在克服摩擦的过程中由机械能转化成了物块与斜面的内能；即
物块和斜面的内能增加了约5-1=4J.
（2）从第1次实验到第3次实验,斜面越来越陡,但斜面的机械效率却由20%升高到60%,变得越来越高．根据控制变量法,若要探究斜面机械效率跟斜面粗糙程度的关系,就应保持斜面的倾斜程度不变；
Ⅱ将相关数据带入公式就可以算出斜面的机械效率,这里还要注意一下长度单位的统一．
η= W有/W总=Gh/FS=25*0.1/(20*0.2)=2.5/4=62.5%．

5. 如图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置．（1）实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相

（1）由表中数据可见需要测量的物理量有四个：物块的重力、沿斜面的拉力、内物块上升的高度容、物块移动的距离，其中前两个由弹簧测力计完成，后两个由刻度尺来完成测量，因此还需要补充的器材是：刻度尺．
（2）①分析实验1、2，接触面的粗糙程度、物块重相同，斜面的倾斜程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系（有关）；
分析实验2、3，斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度相同，物块重不同，机械效率相同，研究的是斜面的机械效率与物块重的关系（无关）；
分析实验3、4，斜面的倾斜程度、物块重相同，接触面的粗糙程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度的关系；
由此可见斜面的机械效率与接触面粗糙程度、物块重斜面、倾斜程度的关系．
②在第四次实验中，拉力做的有用功W_有=Gh=5N×0.35m=1.75J，斜面效率：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

FL

×100%=

5N×0.35m

3.1N×0.8m

×100%≈71%．
故答案为：（1）刻度尺；（2）①接触面粗糙程度；物重；斜面倾斜程度；②1.75；71%．

6. 下图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置

解答：

解：（1）由表中数据可见需要测量的物理量有四个：物块的重力、专沿斜面的拉属力、物块上升的高度、物块移动的距离，其中前两个由弹簧测力计完成，后两个由刻度尺来完成测量，因此还需要补充的器材是：刻度尺．

（2）①分析实验1、2，接触面的粗糙程度、物块重相同，斜面的倾斜程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系（有关）；

分析实验2、3，斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度相同，物块重不同，机械效率相同，研究的是斜面的机械效率与物块重的关系（无关）；

分析实验3、4，斜面的倾斜程度、物块重相同，接触面的粗糙程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度的关系；

由此可见斜面的机械效率与接触面粗糙程度、物块重斜面、倾斜程度的关系．

故答案为：（1）刻度尺；（2）①接触面粗糙程度；物块重斜面；倾斜程度；②71%．

点评：

本题为斜面机械效率的测量实验，考查了测量工具的选择、机械效率的计算、影响机械效率大小的因素，利用好控制变量法分析是本题的关键．

7. 如图是某同学探究斜面的机械效率跟哪些因素有关的实验装置．实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度

（1）在第2次实验中，拉力的总功W_总=Fs=5.3N×1m=5.3J，斜面的效率η=

W有用

W总

×100%=

3.5J

5.3J

×100%≈66%；
（2）由表中2、3或4、5实验数据可知，在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高．
分析1、2、4三次的实验数据可以得出结论：在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低．
故答案为：（1）5.3J；66%；（2）2、3（或4、5）；高；1、2、4；低．

8. 如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置．实验准备的器材有：三个质量不同的木块A，三条粗糙

（1）测量拉力用弹簧测力计； （2）数据表时在改变物重时，机械效率不变，说明机械效率与物重无关； （3）W 有 =Gh=6N×0.2m=1.2J W 总 =Fs=3.8N×0.4m=1.52J η= W 有 W 总 = 1.2J 1.52J =78.9% （4）分析表中数据与（3）中结果比较，猜想机械效率与斜面倾斜程度有关． 故答案为： （1）弹簧测力计 （2）斜面的机械效率与物重无关 （3）78.9% （4）倾斜程度（或粗糙程度等）

9. 用如图所示的实验装置测量斜面的机械效率．实验时，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，使木块沿斜面匀速上升

（1）第1次实验时：
斜面的有用功W_有=Gh=1.0N×0.10m=0.1J；
总功W_总=Fs=1.0N×0.20m=0.2J；
斜面的效率η=

W有

W总

=

0.1J

0.2J

=50%．
使用该斜面做额外版功的原因：克服权木块和斜面之间的摩擦力做功．
（1）斜面的机械效率跟斜面的高度、斜面的粗糙程度有关，所以探究斜面的机械效率与物体的重力关系，要控制斜面的高度、斜面的粗糙程度不变，实验中只控制斜面的高度相同，采用两个不同物体，没有控制物体和斜面之间的粗糙程度不变．
故答案为：
（1）0.1；50；木块和斜面之间的摩擦力做功；
（2）不能；只控制斜面的高度相同，没有控制物体和斜面之间的粗糙程度不变．

10. 如图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置．（1）实验时小明应用弹簧测力计拉着同一物块沿粗

（1）实验时应拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动．
（2）题中保证了斜面的粗糙程度一定，斜面的倾斜程度不同，是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系；
第一次实验的机械效率η=

W有

W总

×100%=

10N×0.1m

5N×1m

×100%=20%．
（3）分析表中数据可知：斜面的倾斜程度越大，即斜面越陡，斜面的机械效率越高；
要探究斜面机械效率和斜面粗糙程度的关系，应控制物重和斜面的倾斜程度一定．
故答案为：（1）匀速直线；（2）斜面倾斜程度；20%；（3）高；物重和斜面的倾斜程度．