探究斜面的机械效率实验装置

㈠ 如图所示，是探究“斜面的机械效率”的实验装置，下表是该组同学记录的部分实验数据． 次数 倾斜程度

（1）由表中实验序号为2的实验数据可知：
W_有=Gh=10N×0.2m=2J，W_总=Fs=4N×1m=4J，效版率η=

W有

W总

×100%=

2J

4J

×100%=50%；
（2）要测量权斜面的机械效率，需要测量力的大小和物重及拉力大小，需要的弹簧测量工具测力计和刻度尺；
（3）在试验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使其做匀速直线运动；
（4）由表中实验数据可知，当斜面越陡时，拉力越大，越费力；
（5）由表中实验数据可知，当斜面最陡时，斜面的机械效率最大．
故答案为：（1）2；4；50%；（2）弹簧测力计；刻度尺；（3）匀速直线；（4）费力；（5）最陡．

㈡ 如图所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”的实验装置及实验数据记录表： 斜面的倾斜程度 物

（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回运动．
（2）比较表中“答物块重”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，实验研究的是斜面成像程度对斜面机械效率的影响，由表中实验数据可知：在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高．
（4）由表中第2组实验数据可知，W_总=Fs=6.7N×1m=6.7J，
W_有用=Gh=10N×0.3m=3J，额外功：W_额=W_总-W_有用=6.7J-3J=3.7J，
∵W_额=fs，
∴摩擦力f=

W额

s

=

3.7J

1m

=3.7N．
故答案为：（1）匀速直线；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面倾斜程度；在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高．（4）3.7．

㈢ “探究斜面的机械效率”的实验装置如图所示，某实验小组提出了“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关”的

（1）由表中实验数据可知，η₂=

W2有

W2总

×100%=

1J

1.25J

×100%=80%，W_3有=G₃h₃=5.0N×0.3m=1.5J．
（2）影响斜面机械效率的因素主要有：斜面长度、斜面粗糙程度、斜面倾斜程度、物体的重等．
由表中实验数据可知，为了得出“斜面越陡，机械效率越高”的实验结论，需要控制：小车重力、斜面长度、斜面粗糙程度相同．
（3）在斜面高度不变时，斜面越长说明斜面的倾斜程度越缓，当然斜面就越省力．
（4）生活中的斜面很多，如：盘山公路等．
故答案为：（1）80%；1.5J；（2）斜面长度；斜面粗糙程度；（3）省力；（4）盘山公路．

㈣ 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．

㈤ 如图是小明同学测量斜面机械效率的实验装置．实验时用弹簧测力计拉着重为8N的木块沿斜面向上做匀速直线运

（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力的大小为4.8N，
拉力做的总功W_总=Fs=4.8N×（0.64m+0.08m）=3.456J，
因△版ABC∽△ADE，如图所示：权
1.296J0.64m+0.08m=1.8N．
（3）斜面机械效率与物块重力、斜面倾斜程度和斜面粗糙程度有关，若要探究斜面的机械效率和物体重力的关系，应控制斜面倾斜程度和斜面粗糙程度保持不变．
故答案为：4.8N；62.5%；1.8N；斜面倾斜程度和斜面粗糙程度．

㈥ 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．

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 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）．