【问题】某同学发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面,学习了机械效率知识后,他想了解斜面的机械效率跟什么因素有关呢?他猜想:
A.斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关;
B.斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关;
C.斜面的机械效率可能跟物重有关。
【证据】
为了证实这些猜想是否正确,于是,该同学与小组其他成员一起用斜面、木块、钩码、刻度尺、弹簧测力计等器材设计方案,并利用如图装置按如下步骤进行了实验。
②用弹簧测力计拉着木块,从斜面的底端匀速运动到顶端,记录弹簧测力计的示数F;
③利用刻度尺测量出木块上升的高度h和沿斜面移动的距离s,记录在表格中;
④保持木块重力和斜面的粗糙程度不变,通过移动木板下的木块位置来改变斜面的倾斜程度,重复上述步骤,并记录数据在表格中;
⑤保持斜面倾斜角、粗糙程度不变,通过在木块上增加钩码的方法来改变物重,重复
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d602fc78f33dcf929807c7967440d139.png)
⑥保持物重、斜面倾斜角不变,在斜面上铺一条毛巾,重复
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记录相关数据,如下表:
实验 次数 | 斜面 材料 | 物重 | 拉力 | 上升的高 度 | 沿斜面移动 的距离 | 有用功 | 总功 | 机械效率 |
1 | 木板 | 2 | 1.4 | 0.4 | 1 | 0.8 | 1.4 | 57 |
2 | 木板 | 2 | 1.6 | 0.6 | 1 | 1.2 | 1.6 | 75 |
3 | 木板 | 4 | 3.2 | 0.6 | 1 | 2.4 | 3.2 | |
4 | 毛巾 | 4 | 3.4 | 0.6 | 1 | 2.4 | 3.4 | 71 |
(1)第三次实验的斜面机械效率为
(2)分析实验1、2数据可得知:物体的重力和斜面的粗糙程度均相同时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越
(3)对比实验2和3数据可得知:斜面的粗糙程度和倾斜程度相同时,斜面的机械效率跟物重
(4)分析实验3和4数据可得知:斜面倾斜程度和物重相同,斜面越粗糙,机械效率越
【交流】
(1)该实验中用弹簧测力计拉着木块沿斜面向上匀速运动时,木块受到的拉力
(2)分析上表中的数据,还可以得出结论:使用斜面可以省
(3)该实验的不足之处是:
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实验次数 | 斜面倾角θ | 木块重G/N | 斜面高h/m | 斜面长s/m | 拉力F/N | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率η/% |
1 | 15° | 10 | 0.1 | 0.4 | 3.6 | |||
2 | 30° | 10 | 0.2 | 0.4 | ||||
3 | 15° | 20 | 0.1 | 0.4 | 7.2 |
(2)当斜面倾斜角为30°时,弹簧测力计的示数如图所示,则此时拉力F=
(3)当斜面倾角为30°时,小明做的有用功为
(4)通过对比实验数据
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序号 | 斜面的倾斜程度 | 斜面表面材料 | 斜面高度h/m | 拉力F/N | 斜面长度s/m | 机械效率η |
甲 | 较缓 | 玻璃 | 0.6 | 3.4 | 1 | 88.2% |
乙 | 较陡 | 玻璃 | 0.8 | 4.3 | 1 | 93.0% |
丙 | 较陡 | 模板 | 0.8 | 4.6 | 1 |
(2)丙实验中,该斜面的机械效率为
(3)对比甲、乙实验数据,能够得到:斜面的机械效率与斜面
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(1)如图甲所示是某实验小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图,用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动绳子自由端,将重为4.8N的物体从A位置提升到
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3953cec61ac602ce5eb59b7912352179.png)
(2)图甲中物体提升的高度是
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1b789a2028e8068fad522b48c8180a41.png)
(3)另一实验小组测定斜面的机械效率,他们用同一块木板形成不同倾斜程度的斜面,并在斜面上拉动同一个长方体物体,记录数据如表所示,请你完成表中①②处的数据:①处应填
斜面倾 斜程度 | 木块重 力G/N | 斜面高 度h/m | 沿斜面 拉力F/N | 斜面长 s/m | 有用功 W有用/J | 总功 W/J | 机械效率 |
较缓 | 5 | 0.2 | 2.1 | 1 | 1 | 2.1 | 48% |
较陡 | 5 | 0.5 | 3.6 | 1 | 2.5 | 3.6 | 69% |
最陡 | 5 | 0.5 | 4 | 1 | 3 | ① | ② |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/4/9142e709-b358-4b84-bce5-7a874ce194c1.png?resizew=232)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/7/6d5b1738-b624-4bc7-a723-8a3c4a2b9225.png?resizew=167)
(1)实验中应拉动弹簧测力计沿斜面做
次数 | 倾斜程度 | 物块重力G/N | 斜面高h/m | 拉力F/N | 斜面长s/m | 物重做的功W/J | 拉力做的功W/J |
1 | 较缓 | 5 | 0.2 | 2.4 | 1 | ① | ② |
2 | 较陡 | 5 | 0.5 | 3.2 | 1 | 2.5 | 3.2 |
3 | 最陡 | 5 | 0.7 | 4.3 | 1 | 3.5 | 4.3 |
(2)把表格中的数据补充完整①
(3)分析表中的数据总结出俩条结论:
①
②
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/29/7c4e8f02-3c7b-4dfb-a86b-44207b46fa63.png?resizew=339)
通过查阅资料,王磊知道斜面也是一种机械,那么它的效率会跟什么因素有关呢?他提出了如下猜想:
A.与斜面的倾斜程度有关;
B.与斜面的粗糙程度有关;
C.与物体所受的重力有关。
王磊设计方案,并利用图乙装置进行探究,他通过移动木板下的木块来改变斜面的倾斜程度,通过在木板表面铺上棉布来改变斜面粗糙程度,用弹簧测力计将重物匀速拉上斜面,记录相关数据,如下表。
实验 次数 | 斜面 材料 | 物重 G/N | 斜面高度 h/m | 斜面长 s/m | 沿斜面拉力 F/N | 有用功 W有/J | 总功 W总/J | 机械效率 η/% |
1 | 木板 | 2 | 0.6 | 1 | 1.6 | 1.2 | 1.6 | 75 |
2 | 木板 | 2 | 0.4 | 1 | 1.4 | 0.8 | 1.4 | 57.1 |
3 | 木板 | 4 | 0.6 | 1 | 3.2 | 2.4 | 3.2 | |
4 | 棉布 | 2 | 0.6 | 1 | 1.8 | 1.2 | 1.8 | 66.7 |
②若要探究猜想C,则必须要保持斜面长及
③分析王磊同学的探究数据可知:他的猜想
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/29/b34b2804-f764-4f48-9c83-19f22bd687f3.png?resizew=548)
(1)将刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐,正确测量B点高度,结果如图乙,为
(2)选取车轮与轮椅轮胎材质、花纹均相同的小车为研究对象,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将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为
(3)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速直线拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功W1,计算出将小车从水平地面提升到B点所做的有用功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若这位父亲的质量为70kg,所坐的轮椅质量为10kg,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