在“测量斜面的机械效率”实验中，实验器材有：长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为5.4N木块（带挂钩）如图一所示，将长木板和支架搭成长1.0m、高0.2m的斜面，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块。

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1. 在“测量斜面的机械效率”实验中，实验器材有：长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为5.4N木块（带挂钩）如图一所示，将长木板和支架搭成长1.0m、高0.2m的斜面，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块。

(1) 如图二所示，此时弹簧测力计对木块的拉力为N；

(2) 将木块匀速拉到斜面顶端，有用功为J，总功为J，斜面的机械效率为；

(3) 木块与斜面的摩擦力为N；

(4) 在实验中若加速拉动木块到斜面顶端，则测得的机械效率与匀速拉动木块比较（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【考点】

机械效率的计算; 斜面机械效率的测量实验;

【答案】

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实验探究题普通

1. 小明用如图所示装置探究“斜面的机械效率”。实验前他有如下猜想：

A.斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关；

B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。

(1) 实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做运动。

(2) 下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据：

次数

物体

物重

$\text{[math]}$

拉升高度

$\text{[math]}$

拉力

$\text{[math]}$

拉动距离 $\text{[math]}$

机械效率 $\text{[math]}$

$\text{[math]}$

木块

$\text{[math]}$

小车

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$ 第 $\text{[math]}$ 次实验时斜面的机械效率为 $\text{[math]}$ ；

$\text{[math]}$ 进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与的关系；

$\text{[math]}$ 第 $\text{[math]}$ 次实验中，木块所受摩擦力为 $\text{[math]}$ 。

(3) 小明进一步研究发现，将长 $\text{[math]}$ 的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把重为 $\text{[math]}$ 的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，额外功 $\text{[math]}$ 与斜面的水平长度 $\text{[math]}$ 木板在水平面上的正投影长度 $\text{[math]}$ 有如下关系：

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

$\text{[math]}$ 由表格中信息可知： $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 成比；

$\text{[math]}$ 当斜面的水平长度 $\text{[math]}$ 时，拉力做的总功为 $\text{[math]}$ ；

$\text{[math]}$ 若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为 $\text{[math]}$ 。

实验探究题普通

（一）用如图1所示的装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表所示。

实验次序	物体种类	物重G/N	斜面高h/cm	沿斜面的拉力F/N	斜面长s/cm	机械效率η
1	木块	4	15	1.1	90	60.6%
2	小车	4	15		90

(1) 沿斜面拉动物体时，应使其做运动。

(2) 根据图1中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率约为（结果精确到0.1%）。由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，越小，机械效率越高。

(3) 第1次实验中，木块所受摩擦力约为 N（结果保留两位小数）。

(4) （二）为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用如图2装置进行实验，B处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，使小球撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于B点右侧同一位置。
小明每次应将弹簧压缩（选填“相同”或“不同”）的长度，再释放小球，通过比较各次实验中纸盒移动的距离，从而判断弹簧弹性势能的大小。

(5) 每次实验中，小球和纸盒克服摩擦力做功（选填“相同”或“不同”）。

(6) 如图2实验中，将小球自A处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于C处。此过程中小球动能最大的位置在（选填“AB之间”“B点”或“BC之间）。

实验探究题普通

3. 在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验中，实验小组用如图甲所示的装置。在其它条件一定时，获取了表格中的实验数据。

实验次数	斜面倾斜程度	斜面的物重G/N	斜面高度h/m	拉力F/N	斜面长度s/m	机械效率
1	较缓	10	0.1	5.5	0.5	36.4%
2	较陡	10	0.2	7.0	0.5	①
3	最陡	10	0.3	8.5	0.5	70.6%

(1) 实验时，沿斜面缓慢拉动弹簧测力计，尽量使木块运动；

(2) 通过比较表格中和两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械；在第1次实验时，如果忽略斜面的摩擦，则拉力F沿着斜面拉木块移动s距离所做的功等于直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功，这样算出的拉力F大小为 N。对比表格中的拉力，发现实际拉力大于计算值，是因为使用机械，；

(3) 在第2次实验时表格中①的数据为；依据完整的数据可得出结论：在其它条件一定时，斜面，机械效率越高；

(4) 第3次实验中物块所受滑动摩擦力大小为。（忽略空气阻力）

实验探究题普通

实验次数	斜面倾角θ	物块重量 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/J	总功 W_总/J	斜面的机械效率
1	30°	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0	5.0
2	30°	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8		60%
3	45°	3.0	0.8	2.8	1.2	2.4	3.4	71%