斜面也是一种简单机械;不同斜面的倾斜程度不同,它们的机械效率是否相同呢?如图是小爱同学设计的实验装置,实验数据记录在如表中,请根据所学物理知识进行回答;
(1)实验时,用弹簧测力计拉动木块使木块做匀速直线运动,此时拉力和摩擦力______ (选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(2)比较表中“______ ”和“______ ”两栏对应的数据,可知斜面是一种______ (选填“省力”或“费力”)的简单机械;
(3)第三次实验的机械效率是______ ;
(4)分析表中数据,可以得出的正确探究结论是______ 。
斜面的倾斜程度 | 物块重/N | 斜面高/m | 沿斜面的拉力/N | 斜面长/m | 机械效率 |
较缓 | 10 | 0.1 | 5.0 | 1 | 20% |
较陡 | 10 | 0.3 | 6.7 | 1 | 45% |
最陡 | 10 | 0.5 | 8.4 | 1 |
(2)比较表中“
(3)第三次实验的机械效率是
(4)分析表中数据,可以得出的正确探究结论是
更新时间:2023-07-06 13:28:19
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【知识点】 斜面的机械效率探究实验的设计
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解题方法
【推荐1】图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行,图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小,小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。
(1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并_____ ,然后沿斜面方向匀速拉动小车,如图乙所示,弹簧测力计示数为 ____ N;
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为_____ J;利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 _____ ;
(2)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功W1;计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出W1和W2与小车总重G的关系图像,分别如图丙中的线段a和b;
①由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重_____ (选填“有关”或“无关”);
②若这位母亲的质量为60kg,所坐的轮椅质量为20kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,力的大小为_____ N。
(1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为
(2)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功W1;计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出W1和W2与小车总重G的关系图像,分别如图丙中的线段a和b;
①由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重
②若这位母亲的质量为60kg,所坐的轮椅质量为20kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,力的大小为
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解题方法
【推荐2】如图所示是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置,物体在沿斜面向上的拉力F作用下匀速向上运动。实验准备的器材有:三个质量不同的木块A,三条粗糙程度不同的长木板B,三个高度不同的长方体铁块C,刻度尺,弹簧测力计。
(1)下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据:
通过分析数据,你可以得出结论:__________ 。
(2)上述实验中,保持斜面长度不变,将斜面升高到0.2m,把一个重3N物体沿斜面匀速向上拉时,所需拉力为1.0N,则此时物体受到的摩擦力是__________ ,斜面的机械效率是_________ 。此过程中物体的机械能__________ (选“变大”,“变小”或“不变”)。
(3)小红猜想斜面的机械效率可能还与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关,小红想研究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系,于是小红将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度,并将这三个不同物重的物体同时沿斜面匀速拉动相同的长度,测出弹簧测力计的示数,比较它们的机械效率,这种方法__________ (选“能”,“不能”)得出结论,原因是__________ 。
(1)下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据:
实验次数 | 斜面粗糙程度 | 重物的重力 大小G/N | 弹簧测力计的示数F/N | 重物沿斜面移动的距离//m | 重物上升的高度h/m | 机械效率η/% |
1 | 较粗糙 | 2.0 | 1.51 | 0.80 | 0.40 | 66.2 |
2 | 较粗糙 | 2.5 | 1.89 | 0.80 | 0.40 | 66.1 |
3 | 较粗糙 | 3.0 | 2.26 | 0.80 | 0.40 | 66.4 |
通过分析数据,你可以得出结论:
(2)上述实验中,保持斜面长度不变,将斜面升高到0.2m,把一个重3N物体沿斜面匀速向上拉时,所需拉力为1.0N,则此时物体受到的摩擦力是
(3)小红猜想斜面的机械效率可能还与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关,小红想研究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系,于是小红将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度,并将这三个不同物重的物体同时沿斜面匀速拉动相同的长度,测出弹簧测力计的示数,比较它们的机械效率,这种方法
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解题方法
【推荐3】某综合实践小组为教学楼一楼的台阶设计了一个无障碍通道,如图1所示,它其实就是一个斜面,在设计的过程中,他们对斜面的省力情况与斜面的倾斜程度的关系进行了研究。他们利用重G1的木块1、重G2的木块2、刻度尺、长木板和弹簧测力计进行了如下探究。________ 移(填“左”,“右”);
(2)实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板_________ 拉动木块,此时的拉力________ 摩擦力(选填“等于”或“不等于”)
(3)小组发现甲、乙、丙三次实验的拉力,所以他们得出了结论:_________ ;
(4)在实验过程中,为了使实验更严谨,通过斜面高和长来确定斜面的倾斜程度,于是用刻度尺测量了斜面长为s,木块1长为a,三次实验的斜面高分别为h1、h2、h3,实验结束后他们发现,根据这些数据可以得出斜面的机械效率,请用所测量的物理量表示出乙图中斜面的机械效率:________ (用字母表示);
(5)他们通过计算发现甲、乙、丙的机械效率依次变小,于是从理论的角度进行了论证:按甲、乙、丙三种情况将木块1拉到顶端时,有用功________ (选填“变小”、“不变”或“变大”)。斜面越缓,木块对斜面的压力就越大,当斜面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力就越________ ,所以额外功就越________ ,因此斜面的机械效率变小。
(1)为了探究斜面的省力情况与它的倾斜程度的关系,该小组做了如图2所示的三个实验,在实验中他们想让斜面更陡,将木块向
(2)实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板
(3)小组发现甲、乙、丙三次实验的拉力,所以他们得出了结论:
(4)在实验过程中,为了使实验更严谨,通过斜面高和长来确定斜面的倾斜程度,于是用刻度尺测量了斜面长为s,木块1长为a,三次实验的斜面高分别为h1、h2、h3,实验结束后他们发现,根据这些数据可以得出斜面的机械效率,请用所测量的物理量表示出乙图中斜面的机械效率:
(5)他们通过计算发现甲、乙、丙的机械效率依次变小,于是从理论的角度进行了论证:按甲、乙、丙三种情况将木块1拉到顶端时,有用功
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