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

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1、 探究影響斜面機械效率的因素 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械，決定探究“影響斜面機械效率的因素”。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，斜面機械效率越大； B.斜面越傾斜，斜面機械效率越??； C.斜面的機械效率與斜面的傾斜程度無關(guān)。 他們首先進行理論分析和實驗設(shè)計： 要判斷斜面的傾斜程度是否與斜面的機械效率有關(guān)，必須測量斜面在不同傾斜程度下的機械效率；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

2、做的功，即W有=Gh，所以要測量有用功，必須用彈簧測力計測出物體的重力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所做的功，即W總=FL，所以要用彈簧測力計測出將物體沿斜面從底端勻速拉倒頂端時的拉力F，用刻度尺測出物體在斜面上移動的距離L。 他們搭建了一個如圖所示的斜面，在不同的傾斜程度下做了三次實驗。 每次實驗時，使用的是同一塊斜面，沿斜面被拉到頂端的也是同一個木塊；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驗時把物體沿著斜面往上拉動時勻速而緩慢。 他們進一步討論到實驗中可能出現(xiàn)的六個物理量：被拉物體的重力G、彈簧測力計的拉力F、斜面

3、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。 你認為實驗必須測量的物理量有哪些，請你告訴他們： ① （只填所測物理量符號）；再請你幫助他們寫出用需要測量的物理量符號表示斜面的機械效率的計算公式：η= ② 。 他們接著進行分析：如果猜想C是正確的，則在三次傾斜程度逐漸增大的實驗中，由實驗數(shù)據(jù)代入斜面機械效率的計算式得到的值應(yīng)該保持不變。如果在三次傾斜程度逐漸增大的實驗中，由實驗數(shù)據(jù)代入斜面機械效率的計算式得到的值逐漸增大，這說明實驗前的猜想A是 ③ （選填“正確”或“錯誤”）的。 楊柳和李銘提供了一個實驗表格，然后邊實驗邊紀錄邊講解。

4、實驗次數(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 機械效率η 1 30° 玻璃 7 0.5 4.9 1 3.5 4.9 71.4% 2 30° 木板 7 0.5 6.0 1 3.5 3 30° 毛巾 7 0.5 6.5 1 3.5 6.5 53.8% 4 20° 木板 7 0.34 4.9 1 2.38 4.9 48.6%[ 5 15° 毛巾 7 0.26 5.1 1 1.82 5.1 35.7% 下面

5、是他們的分析過程，如有遺漏的地方，請你幫助補充完成： （1）在第2次實驗中，拉力做的總功是 ④ J，斜面的機械效率是 ⑤ ； （2）對比1、2、3次實驗數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：當(dāng)其它條件一定時，斜面越粗糙，斜面的機械效率就越 ⑥ 。 （3）分析1、4、5次實驗數(shù)據(jù)得出：斜面傾斜程度越大，斜面機械效率越大。你認為他們的結(jié)論正確嗎？如果不正確，存在什么問題？ ⑦ 。 （4）實驗中他們還發(fā)現(xiàn)：斜面材料相同時，斜面傾角越小，斜面越 ⑧ （選填“省力”或“費力”）。 綜合兩組同學(xué)的實驗，得出的實驗結(jié)論為： 斜面的機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，斜面傾斜程度越大，斜面機械效率越高；在斜面傾斜程度一定時，斜面越光滑（粗糙程度越?。?，斜面機械效率越高。 參考答案：①G、F、s、h ②Gh/Fs ③正確 ④6 ⑤58.3% ⑥小 ⑦不正確，沒有控制斜面的粗糙程度相同 ⑧省力 2