物理

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如图所示，下面是某同学做探究“影响斜面的机械效率的因素”实验时，得到如下实验数据．

实验次数	斜面与水平面夹角	木块的重力 G/N	斜面的粗糙程度	斜面的高度 h/m	沿斜面拉力 F/N	斜面长度 S/m	有用功 W_有/J	总功 W_总/J	机械效率 %
1	20⁰	2.1	玻璃面	0.15	0.9	0.5	0.315	0.45	70
2	30⁰	2.1	玻璃面	0.25	1.3	0.5	0.525	0.65	80.7
3	45⁰	2.1	玻璃面	0.36	1.7	0.5	0.756	0.85
4	45⁰	2.1	棉布面	0.36	2.0	0.5	0.756	1.00	75.6

（1）请将上表中空格补充完整．
（2）请你根据表中的实验数据，分析第①、②次得出实验结论：斜面的机械效率与

斜面的倾斜程度

斜面的倾斜程度

有关；
分析

得出结论：斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关．
（3）计算第④次，木块与木板的内能大约增加

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如图所示是一学习小组探究“斜面的机械效率”的实验装置，下表是该组同学记录的部分实验数据．

实验次数	斜面倾斜程度	木块重 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总/J	机械效率η
1	较缓	10	01	3	1	1	3	33%
2	较陡	10	0.2	4	1	2	4	50% 50%
3	最陡	10	0.3	5	1	3	5	60% 60%

（1）请在表中空格处填充2个正确数据．
（2）分析表中的数据得出：当斜面

时，越省力．
（3）分析表中的数据还可得出：当斜面

时，斜面的机械效率最大．
（4）该实验小组的同学还猜想斜面机械效率除了与斜面倾斜程度有关外，还可能与斜面的光滑程度有关，请你简要表述验证这一猜想的实验思路：

只改变斜面的光滑程度，保持在实验1（或2、3）中的物理量及斜面倾斜程度不变，根据测量数据比较实验4与实验1（或2、3）的机械效率大小

只改变斜面的光滑程度，保持在实验1（或2、3）中的物理量及斜面倾斜程度不变，根据测量数据比较实验4与实验1（或2、3）的机械效率大小

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某同学在“探究斜面机械效率”的实验过程中，有以下猜想：
[猜想]
猜想一：斜面的机械效率可能与斜面的坡度有关
猜想二：斜面的机械效率可能与物体和斜面接触
的粗糙程度有关
猜想三：斜面的机械效率可能与物体的重力有关
[实验步骤]
（1）用测力计称出物块重为4N和钩码重为2N；
（2）将物块放在斜面底端，用测力计拉动物块，记下测力计示数F；
（3）用刻度尺测出物体移动距离S和上升高度h；
（4）在物块上添加钩码，重复步骤2和步骤3，再做两次，将数据记入表格．
记录数据如下表所示：

	物重 G/N	拉力 F/N	物体移动距离s/cm	物体上升高度h/cm	有用功W_有/J	总功W_总/J	机械效率η100%
1	4	2.88	80	40	1.6	2.30	69.57
2	6	4.40	80	40	2.4	3.52	68.19
3	8	5.80	80	40

（1）填入表格中第三次实验所缺的三个数据．
（2）实验过程中，测力计拉物块的方向应与斜面

，并且为了读数方便，测力计拉动物块做

运动．
（3）上述实验是用来验证猜想

（选填“一”、“二”、“三”），通过对实验数据的分析，可得出结论：

在斜面的坡度和斜面的光滑程度不变时，斜面的机械效率和物体的重力无关

在斜面的坡度和斜面的光滑程度不变时，斜面的机械效率和物体的重力无关

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在朝天门码头，小华与小明看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？
如图是探究他们的猜想是否正确的实验，记录的实验数据如表

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	30⁰	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0		60%
②	45⁰	3.0	0.8	2.8	1.2	2.4	3.4	71%
③	30⁰	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8	3

小华猜想：斜面的机械效率可能与物体的重力有关．
（1）小明的猜想

斜面的机械效率可能与斜面倾角有关

斜面的机械效率可能与斜面倾角有关

．
（2）在实验操作过程中，应沿斜面向上

拉动木块；
（3）根据表格中数据，第①次实验，斜面的总功为

J（保留一位小数），第③次实验中机械效率为

%．
（4）验证小华的猜想是否正确应比较

数据（填实验序号），通过实验验证小华的猜想

（填“正确”或“错误”）．
（5）通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：

相同条件下，斜面倾角越大，机械效率越高

相同条件下，斜面倾角越大，机械效率越高

．
（6）此实验主要用到的研究方法是

控制变量法

控制变量法

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小明同学想通过实验来探究斜面的机械效率和什么因素有关．他猜想斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度及斜面的倾斜度有关．他设计了如图所示的实验装置，实验中保持木块的拉力与斜面平行，并且匀速拉动木块．
（1）下面是马峰在实验中得到的数据，请你将表中未完成的空格填写完整．

实验次数	斜面倾斜程度	斜面粗糙程度	物重 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	机械效率 η（%）
①	30°	粗糙	0.5	0.20	0.35	0.4	0.1	0.14	71
②	30°	稍光滑	0.5	0.20	0.30	0.4
③	60°	粗糙	0.5	0.28	0.45	0.4	0.14	0.18	78

（2）根据上表的数据，请你帮马峰同学总结得到的实验结论：
结论1：通过对比实验1和2，在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低．
结论2：通过对比实验1和3，

在斜面粗糙程度相同时，斜面倾角越大，机械效率越高

在斜面粗糙程度相同时，斜面倾角越大，机械效率越高

．
（3）你认为该实验中较难控制的操作是

匀速拉物体在斜面上运动

匀速拉物体在斜面上运动

．
小明对“斜面的机械效率与什么因素有关？”这一课题，提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；
③斜面的机械效率与斜面的长度有关；
④斜面的机械效率与斜面的高度有关；

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⑤斜面的机械效率与拉力的速度无关；
⑥斜面的机械效率与物体的重力无关．
给你如图所示的装置，请你选择上述猜想中的一项，并解答下列问题：
（4）下图装置设计是研究以上

猜想
（5）你选择的猜想是

，在实验探究的过程中，需要控制不变的因素有：

（填写序号）．

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小明同学在学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动小车的探究实验，并记录实验数据如下：

斜面倾斜程度	小车重G/N	小车上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	小车移动距离S/m	有用功W_有/J	总功W_总/J	机械效率η
较缓	10	0.1	3	1	1	3	33%
较陡	10	0.2	4	1	2	4
最陡	10	0.4	6	1	4	6	67%

请根据以上实验数据回答：
（1）“较陡”时，机械效率为

．
（2）通过对上述实验数据的分析，你对小周提出的问题可获得的初步结论是：

斜面粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高

斜面粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高

．
（3）如果小周还想探究斜面的机械效率与物重的关系，实验时应该控制哪些条件不变？

斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度不变

斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度不变

．
（4）分析表格中的实验数据还可推知：高度相同的斜面，越长越

（填“省力”或“费力”）；斜面在我们生活中的应用有

（只写出一条即可）．

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为了探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度及物重的关系，小华在斜面上每次都匀速拉动物块（如图），实验数据记录如下：

实验次数	斜面倾角θ	物重G/N	物块上升高度h/m	拉力F/N	移动距离S/m	机械效率η
1	30°	5.0	0.25	3.4	0.50	73.5%
2	40°	5.0	0.35	4.2	0.50	83.3%
3	50°	10.0	0.35	8.4	0.50

（1）在实验操作中应沿斜面向上

拉动弹簧测力计．
（2）根据表中数据可求出第3次实验的有用功是

J，机械效率为

．
（3）分析表中数据，可以得出的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需的拉力越

，斜面的机械效率越

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小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如下图所示．她首先测出小车重力，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面倾斜角θ	小车重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
12°	5	0.2	1	2.1	1	2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	3.6	69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	81.4%

（1）实验过程中拉力的方向应

平行于斜面向上

平行于斜面向上

．
（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越

，斜面越省力，斜面的机械效率越

．
（3）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持

不变，只改变

物体的重力

物体的重力

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如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，测斜面的机械效率的实验中：
（1）测斜面机械效率的原理是

；
（2）实验中需要测的量是

物体的重力G

物体的重力G

斜面的高度h

斜面的高度h

斜面的长度s

斜面的长度s

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某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据．

实验次数	斜面的倾斜程度	物块重力G/N	斜面高度h/m	拉力F/N	斜面长度s/m	机械效率η
1	较缓	5	0.2	2.4	1	41.7%
2	较陡	5	0.5	3.2	1	78.1%
3	最陡	5	0.7	4.3	1	81.4%

（1）实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个，砝码若干，为了完成实验，还需要的测量工具是

．
（2）此斜面机械效率的表达式为η=

（用上述中物理量的符号表示）．
（3）分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越缓越

力（选填“省”或“费”）；斜面越陡，机械效率越

（选填“高”或“低”）．
（4）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为

．把第4次实验数据与第

次测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低．
（5）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力

物块所受的摩擦力（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（6）请你举出一个生产或生活中利用斜面的实例：

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