探究斜面的机械效率

探究斜面的机械效率

提出问题：小明通过实验探究了使用滑轮不能省功，并测定了滑轮组的机械效率。他想斜面也是一种机械，那么使用斜面能否省功，若不能省功斜面的机械效率与哪些因素有关？它的省力情况与机械效率又有什么关系呢？我们该如何测量并探究斜面的机械效率呢？

猜想与假设：

1．使用斜面不能省功。

2．斜面的机械效率跟它的倾斜程度有关。斜面倾斜程度越大，机械效率越高。

3．斜面的机械效率与斜面粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越高。

设计实验：

要证明同学们的猜想是否正确，最好的办法就是做实验，但是在做实验之前，我们必须先设计好实验方案。讨论完成以下问题：

（1）当一个物理量与几个因素有关时，我们用方法来进行实验。

（2）探究斜面的机械效率，需要测量哪些物理量：。

（3）我们需要哪些测量仪器：。

（4）斜面的机械效率表达式：。

（5）你准备怎样测量拉力的大小。

实验器材：一块长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺、几块高度不相等的木块、毛巾、玻璃、细绳。

实验过程：

1．用弹簧测力计测得小车的重力G。

2．用长木板和木块装置成如图所示的斜面，把小车通过细绳与弹簧测力计连接，沿斜面拉动弹簧测力计，把小车匀速拉上斜面。

3．分别从弹簧测力计上读出拉力F，并用刻度尺测出小车移动的距离S和升高的高度h。

4．保持斜面的长度不变，换用不同高度的木块，逐渐增加斜面的高度，做3次实验。分别将实验数据记录在表格中。

5．保持斜面的高度不变，换用不同的材料铺在木板上，改变斜面的粗糙程度，做3次实验。分别将实验数据记录在表格中。

设计实验表格

表格一

实验次数斜面

坡度

斜面

材料

斜面

高/m

小车

重/N

有用

功/J

斜面长

度 /m

拉

力

/N

总

功

/J

机械

效率

1 较缓木板

2 较陡木板

3 最陡木板

表格二

实验次数斜面

坡度

斜面

材料

斜面

高 /m

小车

重 /N

有用

功 /J

斜面长

度 /m

拉

力

/N

总

功

/J

机械

效率

1 较陡毛巾

2 较陡木板

3 较陡玻璃

3．进行实验：下面就开始实验吧。同学们边做实验边记录数据。

分析与论证：

对实验数据的结果进行分析：

1．实验表明，使用斜面______省功（选填“能”或“不能”）。

2．在使用光滑程度一样的斜面，斜面越陡，越________（选填“省力”或“费力”），斜面的机械效率越______（选填“高”或“低”）。

3．在使用倾斜程度一样的斜面，斜面越粗糙，越________（选填“省力”或“费力”），斜面的机械效率越______（选填“高”或“低”）。

交流与讨论：

1．实验中还有哪些不足？是否存在以下问题：测量拉力的时候，不能保证匀速拉动物体，而且弹簧测力计不是固定的，而是运动的，不便于读数，拉力的测量误差比较大。斜面长度和斜面高度的测量也存在一些误差。所以我们在测量的时候，都要非常的细心，这样才能提高实验的成功率。

2．小明一组的同学在完成上面的实验探究之后，小明又产生了一个猜想：“斜面的机械效率还可能与在斜面上被提升的物体重有关”，于是他们选用了体积相同长方体的木块、铁块和一个斜面，类似上述实验步骤进行了实验探究，并根据实验数据归纳了结论。请你对小明一组的同学的实验设计进行评价。

参考答案：

他们选用了体积相同长方体的木块、铁块和一个斜面器材，进行实验虽然改变了被提升的物体重，但是由于木块和斜面的摩擦与铁块和斜面的摩擦是不相等的，没有控制摩擦这个物理量相等，因此说实验探究的结论是不可信的。