探探究究斜斜面面的的机机械械效效率率江苏省泗阳县李口中学沈正中江苏省泗阳县李口中学沈正中 通常会认为斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、物体斜面之间接触面大小、斜面的粗糙程度以及物体的重量有关，那么斜面的机械效率究竟与什么有关呢？下面我们就来针对这些因素进行探究。一、探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系猜想猜想：斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。实验器材实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺。实验设计：实验设计：实验过程中，保持木块的重量 G 不变，斜面长 S 不变，改变的是斜面的高度 h 和拉力 F。 实验步骤实验步骤： 用弹簧测力计测出木块的重力 G； 用刻度尺量出斜面的长度 S 和高度 h1； 用弹簧测力计拉木块，自底端至顶端做匀速直线运动，读出拉力 F1； 增大倾角，改变斜面的倾斜程度，量出斜面的高度 h2； 用弹簧测力计拉木块 ，再次自底端至顶端 做匀速直线运动，读出拉力F2； 将所测数据填入表格 1 中。计算公式计算公式： W有 1=Gh1 W有 2=Gh2 W总 1=F1S W总 2=F2S 表格 1： 斜面的倾 斜程度物体重量 G/N斜面高度 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 较坡较陡实验参考数据：实验参考数据：斜面的倾 斜程度物体重量 G/N斜面高度 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 较坡36.5%较陡55%实验结论实验结论：在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。 二、探究斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小的关系二、探究斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小的关系猜想猜想：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关。 实验器材实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺。 实验设计：实验设计：实验过程中，保持木块的重量 G 不变，斜面长 S 不变，斜面的高度 h 不变，改变的是物体斜面接触面积和拉力 F。实验步骤实验步骤： 用弹簧测力计测出木块的重力 G ； 用刻度尺两处斜面的长度 S 和高度 h ； 把木块平放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出 拉力 F1 ； 把木块侧放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力 F2 ； 将所测数据填入表格 2 中。计算公式计算公式： W有=Gh W总 1=F1S W总 2=F2S 表格 2： 接触面 大小物体重量G/N斜面高度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机械效率较小较大实验参考数据：实验参考数据：接触面 大小物体重量G/N斜面高度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机械效率较小58%较大58%实验结论实验结论：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关。 三、探究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系。三、探究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系。 猜想猜想：表面越光滑，机械效率越高。 实验器材实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺 。实验设计：实验设计：实验过程中，保持木块的重量 G 不变，斜面长 S 不变，斜面的高度 h 不变，改变的是斜面的粗糙程度和拉力 F。 实验步骤实验步骤： 用弹簧测力计测出木块的重力 G； 用刻度尺两处斜面的长度 S 和高度 h； 把木块放木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力 F1； 在木板上铺好毛巾，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力 F2； 将所测数据填入表格 3 中。计算公式计算公式：W有=Gh W总 1=F1S W总 2=F2S 表格 3斜面的粗 糙程度物体重量 G/N斜面高度 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机械效率较平滑较粗糙实验参考数据：实验参考数据： 斜面的粗 糙程度物体重量 G/N斜面高度 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机械效率较平滑58%较粗糙39%实验结论实验结论：在其他条件一定时，斜面表面越粗糙，机械效率越低。 四、研究斜面的机械效率与物体的重量的关系四、研究斜面的机械效率与物体的重量的关系 猜想猜想：斜面的机械效率与物体的重量无关。 实验器材实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺。 实验设计：实验设计：实验过程中，保持斜面长 S 不变，斜面的高度 h 不变，改变的是物体重量 G 和拉力 F。 实验步骤实验步骤： 用弹簧测力计测出木块的重力 G1，用刻度尺两处斜面的长度 S 和高度 h； 把木块放木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力 F1； 用弹簧测力计测出木块和钩码的重力 G2； 用弹簧测力计拉木块和钩码做匀速直线运动，读出拉力F2； 将所测数据填入表格 4 中.计算公式计算公式：W有 1=G1h W有 2=G2h W总 1=F1S W总 2=F2S 表格 4 物体重量物体重量 G/N斜面高度 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机械效率较轻较重实验参考数据：实验参考数据：物体重量物体重量 G/N斜面高度 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机械效率较轻63%较重62%*此处为 62%是因拉力四舍五入所致。 实验结论实验结论：机械效率与物体重量无关。综上所述：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关：斜面的倾角越大，斜面的机械效率越高；斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。而跟物体与斜面之间接触面大小、以及物体的重量都无关。