初中物理斜面机械效率的测量实验试题

在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。

（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。

实验 次数	滑轮 材质	钩码重 $G/N$	提升的高 度 $h/m$	有用功 $W_{\mathit{有用}}/J$	拉力 $F/N$	绳端移动 的距离 $s/m$	总功 $W_{总}/J$	机械效率。 $\eta$
1	铝	1	0.1	0.1	0.6	0.3	0.18	$56\%$
2	铝	2	0.1	0.2	1.0	0.3	0.3	$67\%$
3	铝	2	0.2	0.4	1.0	0.6	0.6	$67\%$
4	塑料	2	0.2	0.4	0.8	0.6	0.48	$83\%$
5	塑料	2	0.2	0.4	2.1	0.2	0.42	$95\%$

①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码　         　，机械效率越高。

②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　        　有关。

③比较　       　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。

④第5次实验室利用了图　         　的装置完成的，判断依据是　          　。

⑤利用图甲的装置，把重 $6N$的物体用 $2.5N$的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　      　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。

（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　      　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。

（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　　       。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　　        。

$A$、焦耳定律

$B$、牛顿第一定律

$C$、阿基米德原理

$D$、欧姆定律

学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关，为此，实验室提供了如下器材：长木板、垫木（长宽高之比为1：2：4）、木块（带钩）、天平弹簧测力计、停表、刻度尺、细线。请根据需要选择合适的器材，完成以下题目。

（1）实验目的：　                                                      　。

（2）实验器材：　                                                      　。

（3）实验步骤：　                                                      　。

（4）分析与论证：　                                                    　。

（5）交流与评估：　                                                    　。

小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：

实验次数	斜面的 倾斜程度	物体重 $G/N$	物体上升高度 $h/m$	沿斜面拉力 $F/N$	物体移动距离 $S/m$	有用功 $W_{有}/J$	总功 $W_{总}/J$	机械效率 $\eta$
1	较缓	5.0	0.10	1.6	0.50	0.50	0.80	$63\%$
2	较陡	5.0	0.15	2.2	0.50	0.75	1.10	$68\%$
3	最陡	5.0	0.25	3.1	0.50		1.55

（1）沿斜面拉动物体时，应使其做　　运动。

（2）根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为　　 $J$，机械效率是　　。

（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越　　。

（4）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其它条件不变的情况下，　　。

斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。

（1）使用斜面提升物体可以省力。如图甲，将重力为50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率η＝　    　%，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为　    　N．继续探究，可以得出斜面越陡，省力越　   　（选填“多”或“少”），机械效率越　    　（选填“高”或“低”）

（2）用斜面“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察　               　比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟　     　这一因素的关系。

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	物块重 $/N$	斜面 高 $/m$	沿斜面的 拉力 $/N$	斜面 长 $/m$	机械效率
较缓	10	0.1	5.0	1	$20\%$
较陡	10	0.3	6.7	1	$45\%$
最陡	10	0.5	8.4	1	$60\%$

（1）沿斜面拉动木块时，为使弹簧测力计的示数稳定，应尽量使木块做　   　运动。

（2）比较表中“物块重”和“　　”两栏对应的数据，可知斜面是一种　　（选填“省力”或“费力” $)$的简单机械。

（3）本实验探究的问题是：　　。

为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，小明利用长木板、刻度尺、弹簧测力计、小车A、木块B等器材设计了如下图所示的实验装置。请你回答：

（1）实验中如何改变斜面的倾斜程度____________________.
（2）为了分析数据得出结论，请你帮助他设计出记录数据的实验表格。
（3）根据所测物理量写出在这个探究实验中需要计算的物理量的表达式       

【山东省烟台市2015年中考物理试题】在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；如图乙是利用斜面“探究动能大小与哪些因素有关”；如图丙是“测定斜面的机械效率”．

（1）在甲、乙实验探究中，都有让小车从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是什么？
（2）在甲、乙实验探究中“阻力对物体运动的影响”和“小车动能的大小”分别是由什么来显示的？
（3）下表是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，请你完成表中①②处的数据，分析表中数据，写出实验结论．

斜面倾斜程度	木块所受重力G/N	斜面高度h/m	沿面拉力F/N	斜面长L/m	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
较缓	5	0.2	2.1	1	1	2.1	48%
较陡	5	0.5	3.6	1	2.5	①	69%
最陡	5	0.7	4.3	1	3.5	4.3	②

（2014·威海）小刚和小明分别用沿斜面向上的力F_甲、F_乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端，若两个斜面光滑、等高，甲斜面长4m，乙斜面长5m，所做的功跟别是W_甲、W_乙，则下列说法正确的是（ ）

A．使用甲斜面比使用乙斜面要省功

B．甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高

C．拉力F甲与F乙之比为5：4

D．两个拉力做功W甲与W乙之比为4：5

小明对“斜面的机械效率与什么因素有关”这一课题，提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；
③斜面的机械效率与斜面的长度有关；
④斜面的机械效率与物体的重力有关．
给你如图所示的装置，请你选择上述猜想中的一项，并解答下列问题：
（1）你选择的猜想是________．（填写序号）
（2）要用下图中的补充器材完成你选择的探究，你选择的补充器材是：________．（至少写出两种）

（3）在实验探究的过程中，需要控制不变的因素有：________；________；________．

机械效率学习了机械效率知识后，全班同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想：

A．斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关；

B．跟斜面的粗糙程度有关；

C．跟斜面的长度有关；

D．跟物体的重力有关．

小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确，设计并进行了探究，下表反映了他的探究过程．

试验 次数	斜面 倾角	斜面粗 糙程度	物重 G/N	斜面 高度 h/m	沿斜面 拉力 F/N	斜面长 s/m	有用功 W有用/J	总功 W总/J	机械 效率 η（%）
①	30°	粗糙	1	0.5	0.7	1	0.5	0.7
②	30°	稍光滑	1	0.5	0.6	1	0.5		83
③	45°	粗糙	1	0.7	0.8	1		0.8	87.5

（1）通过对比实验①②数据，可验证猜想_____________（填写字母）．
（2）通过对比实验①③数据，可以得出的探究结论是：当其它条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越____________ ．
（3）若要验证猜想D，应控制斜面的长、斜面的倾斜程度和 ___________不改变
（4）斜面在我们生活中的应用是____________________
（5）有同学认为斜面的粗糙程度相同时，同一斜面所受的摩擦阻力是一样的，计算后发现第三次的阻力是__________N，和第一次的阻力不一样，原因是__________________

如图15-2-6所示，小周学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系?”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：

图15-2-6

实验次数	斜面的倾斜程度	物体重G/N	物体上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物体移动距离s/m	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
1	较缓	5.0	0.10	1.6	0.50	0.50	0.80	63%
2	较陡	5.0	0.15	2.2	0.50	0.75	1.1	68%
3	最陡	5.0	0.25	3.1	0.50

(1)根据表中数据，可求出第三次实验的有用功为______________J，总功为_____________J，机械效率是___________________；
(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越_________________；
(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：________。

李明在做“测定斜面的机械效率”的实验，他把测得的数据记录在下面的表格中，并算出了该斜面的机械效率。

斜面长s/m	斜面高h/m	物重G/N	拉力F/N	有用功/J	总功/J	机械效率
0.5	0.25	2	1.5	0.5	0.5	100%

在相互交流中，李洋一眼就看出李明测得的机械效率是错的，他告诉李明机械效率不可能为100%。
（1）请你帮李明找找机械效率为100%的原因是______________，李明测得的实际机械效率应为_______________。
（2）若李明还用这个斜面去拉重为5 N的木块，该斜面的机械效率将_______________。（选填“变大”“变小”或“不变”）

在探究“斜面的机械效率跟倾斜程度的关系”实验中，要保证不同倾斜程度的斜面_________相同。要达到探究目的，需要测量不同倾斜程度的斜面的机械效率，那么，测机械效率时，需要测量的物理量有___________________；需要的测量工具是_________________。

学习了机械效率知识后，全班同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想：

A．斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关；

B．跟斜面的粗糙程度有关；

C．跟斜面的长度有关；

D．跟物体的重力有关．

小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确，设计方案并进行了探究，每次都匀速将物体从斜面底部拉到了斜面顶部．下表记录了他的探究过程和数据．

实验 次数	斜面 倾角	斜面 材料	物重 G/N	斜面 高度 h/m	沿斜 面拉 力F/N	斜面 长 s/m	有用 功 W有/J	总功 W总/J	机械 效率 η(%)
①	30°	木板	1	0.5	0.7	1	0.5	0.7	71
②	30°	玻璃	1	0.5	0.6	1	0.5	0.6	83
③	45°	木板	1	0.7	0.9	1	0.7	0.9	78

 
(1)通过对比实验①②数据，可初步验证猜想________(填写字母)．
(2)通过对比实验①③数据，可以初步得出的探究结论是：当其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越________．
(3)若要验证猜想D，应控制斜面的长、斜面的倾斜程度和________________不改变．
(4)小刚同学知道额外功是因为摩擦引起的，他根据第②次数据算出了物体在玻璃上拉动时的摩擦力为___________N.

(5分)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。

实验时他用弹簧测力计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。实验的部分数据如下：

实验 次数	斜面的 倾斜程度	物块重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉力 F/N	斜面长 s/m	机械效率
1	较缓	10	0.1	5.0	1
2	较陡	10	0.3	6.7	1	45％
3	最陡	10	0.5	8.4	1	60％

⑴小明探究的是斜面的机械效率跟      的关系。在第1次实验中，斜面的机械效率为      ，物块和斜面的内能增加了约      J。
⑵分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越      。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持      不变。