小明设计了如图所示的装置探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。

1. 小明设计了如图所示的装置探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。

(1) 【证据】

实验中需要用到的测量工具有弹簧测力计和。

(2) 为了保证实验数据的可靠性，实验中应保持拉力的方向与斜面，同时拉动物块做运动。

(3) 实验过程中获得的数据如下表，请将表格补充完整。

实验次数	斜面倾斜程度	物体重G/N	物体上升高度h/m	拉力 F/N	物体移动距离s/m	有用功W有/J	总功 Ws/J	机械效率
1	较缓	5.0	0.10	1.6	0.5	0.50	0.8	63%
2	较陡	5.0	0.15	2.2	0.5	0.75	1.1	68%
3	最陡	5.0	0.25	3.3	0.5		1.65

【解释】通过对上述实验数据的分析，可获得初步结论：在其他条件不变的情况下，斜面越陡，。

【交流】在测量拉力大小时，有同学认为应该在物块静止时读数，你认为他的想法（选填“正确”或“不正确”）。

【考点】

斜面的机械效率; 斜面机械效率的测量实验;

【答案】

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实验探究题容易

1. 小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：

A．同一个斜面，所推的物体越重，机械效率越高；

B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。

为了验证猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表：

实验次数	斜面倾角	物重 $\text{[math]}$ /N	拉力F/N	斜面高度h/m	斜面长度s/m	有用功 $\text{[math]}$ /J	总功 $\text{[math]}$ /J	斜面机械效率 $\text{[math]}$
1	30°	3	2.5	0.6	1.2	1.8	3	60%
2	30°	5	3.8	0.6	1.2	3	4.56
3	42°	5	2.8	0.8	1.2	2.4	3.36	71%

(1) 在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块；

(2) 第2次实验中斜面的机械效率 $\text{[math]}$ （结果保留整数）；

(3) 对比实验1、2的数据可以用来验证猜想（填字母序号）；细心的小明发现第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功，你认为可能的原因是；第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是N；

(4) 对比实验的数据可以用来验证小明提出的另一个猜想，并且可初步得出的结论是。

实验探究题普通

2. 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。（g取10N/kg）

（1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度为9.00cm；

（2）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校零，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0.3N；

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；

（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功 $\text{[math]}$ ；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功 $\text{[math]}$ 。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 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 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56kg，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。

实验探究题普通

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 $\text{[math]}$ 的木块1、重 $\text{[math]}$ 的木块2、刻度尺、长木板和弹簧测力计进行了如下探究。

（1）为了探究斜面的省力情况与它的倾斜程度的关系，该小组做了如图所示的三个实验，在实验中他们想让斜面更陡，将木块向左移；

（2）实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板匀速拉动木块，此时的拉力摩擦力（选填“=”或“≠”）；

（3）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 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，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： $\text{[math]}$ （用字母表示）；

（4）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。

实验探究题普通

实验序号	斜面的倾斜程度	物块的重力G/N	斜面高度h/m	沿斜面的拉力F/N	斜面长s/m	机械效率
1	较缓	10	0.2	5.5	1	36.4%
2	较陡	10	0.4	7.0	1	57.1%
3	最陡	10	0.6	8.5	1	70.6%

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%