斜面的机械效率探究实验装置

㈠ 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）．

㈡ 用如图所示的装置探究斜面的机械效率

（1）η= W 有用 W 总 = Gh Fs = 20N×0.3m 15N×0.5m =80%． （2）斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的坡度有关．斜面越光滑专、越属陡机械效率越高．所以提高斜面机械效率可以减小斜面粗糙程度，或增大斜面的倾斜角度． 故答案为：80%；增大斜面的倾斜角度（或减小斜面粗糙程度等）．

㈢ 如图是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置．（1）请计算斜面坡度为60°时的机械效率．（2）请你

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

W有

W总

=

0.14J

0.18J

×100%=77.8%．
（2）由表中数据知，斜面的粗糙程度、物重、斜面长不变，斜面越缓，拉力越小，机械效率越低．反之，拉力越大，机械效率越高；
（3）由（2）中的分析可知楼梯越缓，上楼所用的力越小．
故答案为：
（1）77.8；
（2）缓，高；
（3）缓．

㈣ 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。

㈤ 如图是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表：斜面的倾斜程度物块重（N）斜面高

（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动．
（2）比较表中“物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械．
（3）由表中实验数据可知，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响，由表中实验数据可知：斜面长度不变时，斜面越高，斜面的效率越大；
（4）第1次实验的数据可知，斜面的有用功为：W_有=Gh=10N×0.1m=1J；W_总=Fs=5.0N×1m=5J；
则额外功W_外=W_总-W_有=5J-1J=4J，因此摩擦力f=

W外

s

=

4J

1m

=4N．
故答案为：（1）匀速；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面的倾斜程度；其它条件不变时，斜面的倾斜程度越大机械效率越高；（4）1；5；4．

㈥ 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%．

㈦ 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．

㈧ 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．

㈨ 如图是小枫探究影响斜面机械效率因素的实验装置．他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿着不同的斜面匀速

（1）∵W_总=W_有+W_额，
W_总=Fs，W_有=Gh，W_额=fs，
∴Fs=Gh+fs，
把第4次实验数据代入上式得：
5.0N×0.8m=5N×0.51m+f×0.8m，
解得：f≈1.8N．
（2）由第1、2、4次记录的数据可以看出斜面倾斜程度越大时，斜面的机械效率越大．可得结论：在斜面光滑程度一定时，斜面越陡机械效率越高；
（3）由第3、4、5次记录的数据可以看出在斜面倾斜程度相同时，斜面越光滑机械效率越大；或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）1.8；
（2）斜面越陡机械效率越高；
（3）在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙机械效率越低．

㈩ 如图是小明“探究斜面机械效率”的实验装置，他在实验时用弹簧测力计拉着重为6N的木块分别沿倾斜程度不同

（1）①比较数据中的物重和拉力可知借助斜面是否省力，根据数据中物体上升高度和沿斜面移动距离可知斜面是否费距离；
②在第2次实验中：
总功：W_总=Fs=3N×0.5m=1.5J，
有用功：W_有=Gh=6N×0.2m=1.2J，
拉力所做的额外功W_额=W_总-W_有=1.5J-1.2J=0.3J；
（2）明完成两次实验后得出的结论具有偶然性，为得到普遍成立的结论应多次实验、找规律；
（3）实际生活生产中应用斜面工作原理的实例有盘山公路，螺丝钉等．
故答案为：
（1）①拉力；沿斜面移动距离；②0.3；
（2）不可靠；实验次数太少，结论不具有普遍性；
（3）盘山公路．