用圖示裝置探究斜面機械效率

① 下圖是小明同學探究斜面機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置

（1）照圖那樣安裝好斜面，將小車放在斜面上。用彈簧秤緩慢地把小回車拉上斜面，答記下彈簧秤的示數F，測出小車沿斜面通過的距離L，用彈簧秤稱得小車重G，並測出小車上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。
（2）把小車翻過來（輪子朝上）放在斜面上，重復上述實驗，根據實驗數據算出此時斜面效率η2。
（3）增大斜面的傾角，小車仍翻著放在斜面上重復實驗，算出斜面效率η3。
比較η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析實驗結果可得：斜面的效率主要受斜面和小車間的摩擦的影響，在（1）中由於輪子和斜面間的滾動摩擦小，必需做的額外功少，效率就高。在（3）中，當傾角增大，車對斜面的壓力減小，從而摩擦也減小，因此效率比（2）時高。比較操作（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。

② 某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率，實驗的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點，

（1）在步驟②中應該勻速豎直向上拉動彈簧測力計，以保證拉力大小恆定．
（2）有用功為回W_有=Gh₁，總功答W_總=Fh₂，則機械效率的表達式η=

W有

W總

×100%=

Gh1

Fh2

×100%．
（3）有用功是提升鉤碼所做的功，額外功主要是克服杠桿重力做的功，影響機械效率的因素主要是有用功和總功所佔的比例；提升的鉤碼重一定，重物升高的距離一定，說明有用功一定，所以影響杠桿機械效率的主要因素是杠桿自身的重力．
（4）杠桿提升鉤碼時，對鉤碼做有用功，克服杠桿重做額外功，並且W_有+W_額=W_總；
設杠桿重心升高的距離為h，則有：Gh₁+G_杠h=Fh₂，而G不變，h₁不變，G_杠不變，鉤碼從A點到C點，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度減小，杠桿升高的距離h變小，
所以Gh₁+G_杠h變小，所以Fh₂也變小；由η=

Gh1

Fh2

可知，杠桿的機械效率變大．
故答案為：（1）勻速豎直向上拉動；（2）

Gh1

Fh2

×100%；（3）杠桿的自重；（4）變大．

③ 某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率，主要的實驗步驟如下：

前面的兩個空我覺得比較簡單。我就重點說第三個空吧。
機械效率專是變大了。
理由是，懸掛點屬從A點移到C點，杠桿做的有用功Gh1大小沒有變化；但是克服杠桿的重力所做額外功變小了。原因是杠桿向上移動的距離小了。根據公式可知，用用功一定時，額外功越小，機械效率越高，所以答案是變大了。

④ 某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率．保持O點位置不變，豎直向上拉動彈簧測力計使重為G的鉤碼緩慢

（1）有用功為W_有=Gh₁，總功W_總=Fh₂，則機械效率的表達式η=

W有用

W總

×100%=

Gh1

Fh2

×100%，故A錯誤，B正確．
（2）由內圖示根據容杠桿平衡條件可知，在水平位置拉升時：F×OB=G×OC，故C錯誤；
（3）若彈簧測力計始終豎直向上拉，動力臂與阻力臂的比值不變，阻力不變，由杠桿平衡條件可知，測力計示數不變，故D錯誤．
故選B．

⑤ 圖示是小明同學斜面機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置．實驗時他用彈簧測力計拉著同一物塊沿粗糙程度相同

（1）用彈簧抄測力計測力時發現示數有忽大忽小現象，引起這種現象的原因是物體沒有做勻速直線運動，受力不平衡．
（2）題中保證了斜面的粗糙程度一定，斜面的傾斜程度不同，是探究斜面機械效率和斜面傾斜程度的關系；
第一次實驗的機械效率η=

W有用

W總

×100%=

10N×0.1m

5.0N×1m

×100%=20%；
（3）分析表中數據可知：斜面的傾斜程度越大，即斜面越陡，斜面的機械效率越高；
要探究斜面機械效率和斜面粗糙程度的關系，就要控制斜面的傾斜程度一定．
斜面的機械效率與物重有關，物重越大，斜面的機械效率越高．
故答案為：（1）物體沒有做勻速直線運動；（2）斜面傾斜程度；20%；（2）高；斜面傾斜程度；有關．

⑥ 下圖是探究斜面的機械效率跟什麼因素有關的實驗裝置

解答：

解：（1）由表中數據可見需要測量的物理量有四個：物塊的重力、專沿斜面的拉屬力、物塊上升的高度、物塊移動的距離，其中前兩個由彈簧測力計完成，後兩個由刻度尺來完成測量，因此還需要補充的器材是：刻度尺．

（2）①分析實驗1、2，接觸面的粗糙程度、物塊重相同，斜面的傾斜程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關系（有關）；

分析實驗2、3，斜面的傾斜程度、接觸面的粗糙程度相同，物塊重不同，機械效率相同，研究的是斜面的機械效率與物塊重的關系（無關）；

分析實驗3、4，斜面的傾斜程度、物塊重相同，接觸面的粗糙程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與接觸面粗糙程度的關系；

由此可見斜面的機械效率與接觸面粗糙程度、物塊重斜面、傾斜程度的關系．

故答案為：（1）刻度尺；（2）①接觸面粗糙程度；物塊重斜面；傾斜程度；②71%．

點評：

本題為斜面機械效率的測量實驗，考查了測量工具的選擇、機械效率的計算、影響機械效率大小的因素，利用好控制變數法分析是本題的關鍵．