用图示装置探究斜面机械效率

① 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。

② 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，

（1）在步骤②中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定．
（2）有用功为回W_有=Gh₁，总功答W_总=Fh₂，则机械效率的表达式η=

W有

W总

×100%=

Gh1

Fh2

×100%．
（3）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定，重物升高的距离一定，说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．
（4）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W_有+W_额=W_总；
设杠杆重心升高的距离为h，则有：Gh₁+G_杠h=Fh₂，而G不变，h₁不变，G_杠不变，钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，
所以Gh₁+G_杠h变小，所以Fh₂也变小；由η=

Gh1

Fh2

可知，杠杆的机械效率变大．
故答案为：（1）匀速竖直向上拉动；（2）

Gh1

Fh2

×100%；（3）杠杆的自重；（4）变大．

③ 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，主要的实验步骤如下：

前面的两个空我觉得比较简单。我就重点说第三个空吧。
机械效率专是变大了。
理由是，悬挂点属从A点移到C点，杠杆做的有用功Gh1大小没有变化；但是克服杠杆的重力所做额外功变小了。原因是杠杆向上移动的距离小了。根据公式可知，用用功一定时，额外功越小，机械效率越高，所以答案是变大了。

④ 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率．保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢

（1）有用功为W_有=Gh₁，总功W_总=Fh₂，则机械效率的表达式η=

W有用

W总

×100%=

Gh1

Fh2

×100%，故A错误，B正确．
（2）由内图示根据容杠杆平衡条件可知，在水平位置拉升时：F×OB=G×OC，故C错误；
（3）若弹簧测力计始终竖直向上拉，动力臂与阻力臂的比值不变，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，测力计示数不变，故D错误．
故选B．

⑤ 图示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

（1）用弹簧抄测力计测力时发现示数有忽大忽小现象，引起这种现象的原因是物体没有做匀速直线运动，受力不平衡．
（2）题中保证了斜面的粗糙程度一定，斜面的倾斜程度不同，是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系；
第一次实验的机械效率η=

W有用

W总

×100%=

10N×0.1m

5.0N×1m

×100%=20%；
（3）分析表中数据可知：斜面的倾斜程度越大，即斜面越陡，斜面的机械效率越高；
要探究斜面机械效率和斜面粗糙程度的关系，就要控制斜面的倾斜程度一定．
斜面的机械效率与物重有关，物重越大，斜面的机械效率越高．
故答案为：（1）物体没有做匀速直线运动；（2）斜面倾斜程度；20%；（2）高；斜面倾斜程度；有关．

⑥ 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．