2018年九年級(jí)物理上冊 第十一章《機(jī)械功與機(jī)械能》探究影響斜面機(jī)械效率的因素 （新版）粵教滬版

探究影響斜面機(jī)械效率的因素通過學(xué)習(xí)，曉東小組知道除了杠桿、滑輪之外，斜面也是一種簡單機(jī)械，決定探究“影響斜面機(jī)械效率的因素”。還是分成兩組：曉東和章麗一組，楊柳和李銘一組，先各自準(zhǔn)備，后集中展示。曉東和章麗提出了三種不同的猜想：A.斜面越傾斜，斜面機(jī)械效率越大；B.斜面越傾斜，斜面機(jī)械效率越??；C.斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度無關(guān)。他們首先進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：要判斷斜面的傾斜程度是否與斜面的機(jī)械效率有關(guān)，必須測量斜面在不同傾斜程度下的機(jī)械效率；而要測量效率，首先要弄清把物體勻速拉到斜面頂端時(shí)所做的有用功和總功；而有用功是不用斜面直接用手將物體提升一定高度所做的功，即W有=Gh，所以要測量有用功，必須用彈簧測力計(jì)測出物體的重力G，用刻度尺測出物體上升的高度h；總功是使用斜面將物體勻速提升到相同高度時(shí)所做的功，即W總=FL，所以要用彈簧測力計(jì)測出將物體沿斜面從底端勻速拉倒頂端時(shí)的拉力F，用刻度尺測出物體在斜面上移動(dòng)的距離L。他們搭建了一個(gè)如圖所示的斜面，在不同的傾斜程度下做了三次實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用的是同一塊斜面，沿斜面被拉到頂端的也是同一個(gè)木塊；改變斜面的傾斜程度是指改變斜面與水平面的夾角；他們還特別注意在實(shí)驗(yàn)時(shí)把物體沿著斜面往上拉動(dòng)時(shí)勻速而緩慢。他們進(jìn)一步討論到實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的六個(gè)物理量：被拉物體的重力G、彈簧測力計(jì)的拉力F、斜面的長度L、斜面的高度H、物體在斜面上通過的距離s、物體上升的高度h。你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有哪些，請你告訴他們： （只填所測物理量符號(hào)）；再請你幫助他們寫出用需要測量的物理量符號(hào)表示斜面的機(jī)械效率的計(jì)算公式：= 。他們接著進(jìn)行分析：如果猜想C是正確的，則在三次傾斜程度逐漸增大的實(shí)驗(yàn)中，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入斜面機(jī)械效率的計(jì)算式得到的值應(yīng)該保持不變。如果在三次傾斜程度逐漸增大的實(shí)驗(yàn)中，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入斜面機(jī)械效率的計(jì)算式得到的值逐漸增大，這說明實(shí)驗(yàn)前的猜想A是 （選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的。楊柳和李銘提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)表格，然后邊實(shí)驗(yàn)邊紀(jì)錄邊講解。實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾角斜面材料物重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m有用功W/J總功W/J機(jī)械效率130°玻璃70.54.913.54.971.4%230°木板70.56.013.5330°毛巾70.56.513.56.553.8%420°木板70.344.912.384.948.6%515°毛巾70.265.111.825.135.7%下面是他們的分析過程，如有遺漏的地方，請你幫助補(bǔ)充完成：（1）在第2次實(shí)驗(yàn)中，拉力做的總功是 J，斜面的機(jī)械效率是 ；（2）對(duì)比1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：當(dāng)其它條件一定時(shí)，斜面越粗糙，斜面的機(jī)械效率就越 。（3）分析1、4、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：斜面傾斜程度越大，斜面機(jī)械效率越大。你認(rèn)為他們的結(jié)論正確嗎？如果不正確，存在什么問題？ 。（4）實(shí)驗(yàn)中他們還發(fā)現(xiàn)：斜面材料相同時(shí)，斜面傾角越小，斜面越 （選填“省力”或“費(fèi)力”）。綜合兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：斜面的機(jī)械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度有關(guān)。在斜面粗糙程度一定時(shí)，斜面傾斜程度越大，斜面機(jī)械效率越高；在斜面傾斜程度一定時(shí)，斜面越光滑（粗糙程度越小），斜面機(jī)械效率越高。參考答案：G、F、s、h Gh/Fs 正確 6 58.3% 小不正確，沒有控制斜面的粗糙程度相同 省力2