探究影响斜面机械效率的因素实验装置

① 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．

② 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．

③ 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．

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 如图是某一学习小组探究“斜面的机械效率”的实验装置，实验数据记录如表． 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运专动．
（2）比较表中属“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．
故答案为：（1）匀速直线；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响．

⑥ 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．

⑦ 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．