针对“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有怎样的关系?”这个问题,某同学利用同一木板,搭成不同倾角的斜面,将同一小车沿斜面匀速拉动,记录实验数据如下表.
实验次数 | 斜面倾斜程度 | 小车重力G/N | 小车上升高度h/m | 沿斜面拉力F/N | 小车移动距离S/m | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率η | 1 | 较缓 | 4.0 | 0.2 | 0.9 | 1.2 | 0.8 | 1.08 | 74% | 2 | 较陡 | 4.0 | 0.3 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.44 | 83% | 3 | 最陡 | 4.0 | 0.4 | 1.5 | 1.2 | 1.6 | | |
答案
(1)实验次数3的总功W总=FS=1.5N×1.2m=1.80J;实验次数3的机械效率η=≈89%; (2)分析1、2、3次的实验数据可以发现,在小车重力一定时,斜面的倾斜程度越大,越费力; (3)分析1、2、3次的实验数据可以发现,在斜面粗糙程度一定时,斜面倾斜程度越大,机械效率越高; (4)影响斜面机械效率的因素有两个:斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度,要探究斜面机械效率和物重的关系,就要控制斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度一定. 故答案为: (1)实验次数 | 斜面倾斜程度 | 小车重力G/N | 小车上升高度h/m | 沿斜面拉力F/N | 小车移动距离S/m | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率η | 1 | 较缓 | 4.0 | 0.2 | 0.9 | 1.2 | 0.8 | 1.08 | 74% | 2 | 较陡 | 4.0 | 0.3 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.44 | 83% | 3 | 最陡 | 4.0 | 0.4 | 1.5 | 1.2 | 1.6 | 1.80 | 89% |
举一反三
学习了简单机械后,小明了解到斜面也是一种机械,想探究这种机械的特点.
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(1)小明用弹簧测力计测木块的重力,如图(a)所示,测量时应让木块保持 ______状态,并依据 ______条件得出木块重力的大小等于弹簧测力计的示数; (2)他将木块放在如图(b)所示的斜面上,并用弹簧测力计沿斜面匀速上拉木块,收集到下表中的实验数据:斜面倾斜程度 | 木块重力G/N | 斜面高度h/m | 斜面长S/m | 沿斜面拉力F/N | 较缓 | 5 | 0.2 | 1 | 2 | 较陡 | 5 | 0.3 | 1 | 2.6 | 最陡 | 5 | 0.4 | 1 | 3.2 | 学习了机械效率知识后,小明同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这课题提出了一些值得探究的猜想:A.跟斜面的倾斜程度有关;B.跟斜面的粗糙程度有关;C.跟物体的重力有关.同时小明同学为了证实其中的部分猜想是否正确,设计方案并进行了如图所示探究,记录如下数据:
实验次数 | 斜面倾角 | 斜面粗糙程度 | 物重G/N | 斜面高度h/m | 拉力F/N | 斜面长度s/m | 有用功W有/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 | 71% | ② | 30° | 稍光滑 | 1 | 0.5 | 0.6 | 1 | 0.5 | | | ③ | 45° | 粗糙 | 1 | 0.7 | 0.9 | 1 | 0.7 | 0.9 | 78% | 小明为了测斜面的机械效率,设计和组装了如图所示的实验装置. (1)实验时,他需要测量的物理量除绳子自由端移动的距离S、斜面的高度h外,还要测量______和______.最后由表达式:η=______来计算斜面的机械效率. (2)小明在实验时想到,斜面的倾斜程度决定着省力的多少,那么斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系呢?你的猜想是______.![魔方格](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20191106/20191106234452-85559.png) | 在探究斜面的机械效率与倾斜程度关系的实验中,将重5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端,移动1m(如图所示),改变斜面倾斜程度进行多次实验,记录数据如表.
倾斜程度 | 斜面高h/m | 拉力F/N | 机械效率η | 较缓 | 0.2 | 2.0 | 50.0% | 较陡 | 0.3 | 2.4 | 62.5% | 最陡 | 0.4 | 2.8 | 71.4% | 小红学过“机械效率”的知识后,产生了一个疑问:“机械的机械效率越高是否越省力?”针对这个问题,小红向老师借来了一只弹簧测力计,利用家中的“案板(切菜用)”和茶杯做了如下的探究: (1)把杯子放在塑料袋中,向杯子中加入适量的水,用弹簧测力计测得杯子和水的总重力为G; (2)用“案板”做斜面,如图所示,把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接,拉动弹簧测力计,使水杯沿斜面匀速移动到斜面顶端;
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(3)分别测出拉力F,杯子移动的距离s和杯子升高的高度h; (4)改变斜面的高度,做4次实验,记录实验数据如下表:
次数 物理量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 重力G/N | 5 | 5 | 5 | 5 | 升高h/m | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 | 有用功W有/J | | 0.75 | 1 | 1.25 | 拉力F/N | 1.6 | 2.2 | 2.7 | 3.1 | 移动距离s/m | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 总功W总/J | | 1.1 | 1.35 | 1.55 | 机械效率η | | 0.68 | | 0.81 |
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