机械效率实验(斜面)
探究斜面的机械效率
一、创设情景，导入新课师：工人往高处搬重物时，一般会用什么方法？生：用木板搭成一个斜面，把重的东西推上去或拉上去。
师：为什么这么做呢？生：因为斜面可以省力。
师：斜面这种省力的机械，在生活中有许多运用，同学们都见过哪些斜面？生：盘山公路就是一个大斜面。
（大屏幕）师：还有吗？生：我们骑自行车上坡时，走S形路线会更容易一些。
也是利用了斜面可以省力。
师：这盘山公路像不像S形？师：桥梁的引桥也是一个斜面，而且桥面越高，引桥也越长。
（大屏幕）师：既然使用斜面可以省力，那能不能省功呢？生：不能。
因为使用任何机械都不能省功。
师：说得很好。
实际上使用任何机械都会不可避免的做一些额外功，这样使得有用功总是小于总功，有用功占总功的百分比就是机械效率，我们用它来描述利用机械做功的效率，那么斜面的机械效率到底与哪些因素有关呢？它的省力情况与它的机械效率有什么关系吗？二、合作交流，解读探究1．提出问题：师：这节课我们就一起来探究斜面的机械效率。
师：我们利用斜面做功时，目的是把物体抬到一定高度处。
我们不把它竖起提升，而是沿着斜面把它拉上去，这是为了省力。
演示：请看这里，沿斜面拉物体时，什么是有用功？什么是总功？如何计算斜面的机械效率？生：克服物体重力所做的功是有用功，拉力所做的功是总功。
师：我们需要哪些测量仪器？需要测量哪些物理量呢？生：需要弹簧测力计和刻度尺。
要测出物体重力，斜面高度，拉力，斜面长度。
师：你们准备怎样测量拉力的大小？生：用弹簧测力计钩住物体，沿斜面匀速向上拉，读出测力计的示数即为拉力的大小。
师：知道了如何测量斜面的机械效率了，同学们猜想一下，斜面的机械效率可能与哪些因素有关呢？2．进行猜想：生：斜面的机械效率可能与斜面的高度、斜面长度、倾斜程度、斜面坡度、斜面粗糙程度、所拉物体重力有关。
（大屏幕）师：能说说你们的猜想依据吗？生：我觉得可能与斜面的粗糙程度有关，斜面越粗糙，克服摩擦力所做的额外功就越多，机械效率越低。
(完整版)斜面的机械效率
斜面的机械效率
斜面机械效率公式为:η=W
有/W
总
=Gh/Fs。
斜面机械效率的推导
（G为物体重量，h为斜面竖直高度，F为拉力大小，s为斜面长度.）
推导公式：η=sinθ/μcosθ+sinθ
（θ为斜面倾角，μ为滑动摩擦系数）
推导过程：如图，将物体重力垂直分解为垂直于斜面的力F⊥和平行于斜面的力F∥，则:
η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/（f+F')s=Gh/（μF⊥+F∥）s=Gsinθ*s/(μGcosθ+Gsinθ）＊s=sinθ/μcosθ+sinθ
机械效率的意义
（1)机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一.总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。
显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。
物理中，用机械效率来表示机械对总功的利用率。
(2）在计算机械效率时，注意物理量名称所标示的意义.总功:即动力对机械所做的功，称之为动力功,也叫输入功。
理想机械：W
总=W
有用
,W
输入
=W
输出，
W
动
=W
阻。
结论：在其他条件一定时,斜面表面越粗糙，机械效率越低
4、研究斜面的机械效率与物体的重量的关系。
＊此处为51％是因拉力四舍五入所致。
结论:机械效率与物体重量无关。
个性化讲义之滑轮和斜面的机械效率实验探究专题(附录答案)
学科：物理学段：学生姓名教师联系电话：教学内容滑轮和斜面的机械效率实验探究专题教学目标1、探究“滑轮、斜面的机械效率”实验2、机械效率的分析3、额外功的来源及重点分析教学重、难点1、实验过程中的细节步骤关注2、实验数据的处理3、有用功、额外功、总功之间的关联复习导入：观察下图的图片，体会利用机械做功时额外功的来源．想一想减少额外的方法．【探究影响滑轮组机械效率的因素】〖原理〗〖方案〗需要测量的物理量有：、、、。
〖器材〗铁架台、滑轮组、钩码、、。
〖注意〗实验时应、拉动弹簧测力计。
〖讨论〗测量时，若突然用力拉动，则测得的机械效率将；若在弹簧测力计静止时读数，则测得的机械效率将；若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将。
〖分析〗（1）同一动滑轮，提升重物至同样高度，物重增加，做的有用功 ，额外功 ，总功 ，机械效率 ；（2）提升同一重物至同样高度，动滑轮越重，或使用的动滑轮越多，做的有用功，额外功 ，总功 ，机械效率 。
〖总结〗〖质疑〗如果没有刻度尺，如何测出滑轮组的机械效率？拓展：滑轮组的机械效率（不计摩擦）物轮轮物物轮物物额外有用有用总有用G G G G G hG h G h G W W W W W +=+=+=+==11η因此滑轮组的机械效率与物重与轮重有关：（1）滑轮越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为滑轮越重，做的额外功越多； （2）物体越重，滑轮组的机械效率越高，可以理解为做的有用功多，机械效率越高例1：小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N ，测得的数据如下表：物理量实验次数钩码总重G /N 钩码上升的高度h /m测力计示数F /N测力计移动距离s /m机械效率η140.11.80.32 6 0.1 2.4 0.3 83% 34 0.1 1.4 0.5 57% 440.21.41.057%（1）在实验中，测绳端拉力F 时，应尽量竖直向上＿＿＿＿拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
测量斜面的机械效率实验原理
测量斜面的机械效率实验原理实验目的：
通过实验测量斜面的机械效率，了解斜面在力学上的应用和性能。
实验原理：
斜面是物理学中常见的简单机械装置，利用斜面可以减小所需
的力以提升物体或者改变物体的速度。
机械效率是指机械装置在能
量转换过程中的有效性，通常用来衡量机械装置的性能。
斜面的机
械效率可以通过实验来测量。
测量斜面的机械效率的实验装置通常包括一个斜面、一个物块、一个滑轮和一根绳子。
首先，将斜面倾斜放置，然后将物块连接到
绳子的一端，另一端通过滑轮固定在斜面上。
施加一个力使得物块
上升或下降，通过测量所施加的力和物块的位移，可以计算出斜面
的机械效率。
实验步骤：
1. 将斜面倾斜放置，并固定好。
2. 将物块连接到绳子的一端，另一端通过滑轮固定在斜面上。
3. 施加一个力使得物块上升或下降，记录下所施加的力和物块的位移。
4. 根据测得的数据，计算斜面的机械效率。
实验注意事项：
1. 确保实验装置的稳定性，避免发生意外。
2. 测量时要注意准确记录所施加的力和物块的位移，以保证实验数据的准确性。
3. 在实验过程中要小心操作，避免发生意外伤害。
通过这个实验，我们可以深入了解斜面的机械效率，并且通过实验数据的分析，可以进一步探讨斜面在力学上的应用和性能。
这对于物理学和工程学的学习都具有重要意义。
斜面机械效率公式为
斜面机械效率公式为：η=W有/W总=Gh/Fs。
探究斜面机械效率的实验猜想：斜面的倾斜程度越大，机械效率越高实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺（实验过程中，保持木块所受重力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：(将所测数据填入表格一中)① 用弹簧测力计测出木块的重力G② 用刻度尺量出斜面的长度S和高度h1③ 用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1④ 改变斜面的倾斜程度，量出斜面的高度h2⑤ 用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F2计算公式：W有1=Gh1 W有2=Gh2W总1=F1S W总2=F2S表格一：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机械效率较缓较陡附：试验参考数据（九（3）班哈瑞同学测得的数据）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机械效率较缓 1.5 0.09 0.5 0.7 0.135 0.35 38.5% 较陡 1.5 0.17 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 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2、研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：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：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺（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 ）（建议有困难的学生选此实验） 实验步骤：(将所测数据填入表格二中) ① 用弹簧测力计测出木块的重力G② 用刻度尺量出斜面的长度S 和高度h③ 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F 1 ④ 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F 2 计算公式：W 有=Gh W 总1=F1S W 总2=F2S表格二：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 较小较大附：试验参考数据（仅供参考，不得死记硬背，要实事求是）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 1.5 0.17 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 较大 1.5 0.17 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 结论：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关3、研究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系。
第2节 探究斜面的机械效率 实验报告 陈楚琼
探究斜面的机械效率
【实验目的】探究当时，斜面的机械效率与的关系。
【实验原理】
请思考:1.怎样计算总功：
2.怎样计算有用功：
3.实验中需要测量哪几个物理量：
【实验装置】
【设计并进行实验】
一、实验过程：
①测量，记录数据；
②把小木块用弹簧测力计沿斜面向上拉；分别记录拉力、木块沿斜面移动的距离、木块上升的高度；
③改变斜面的，重复步骤②的操作，再测两次斜面的机械效率。
二、记录数据：
斜面倾斜程度木块重力
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉
力F/N
沿斜面移动
距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效
率
较缓 5
较陡 5
最陡 5
三、注意事项：
①要拉动物体。
②拉力要与斜面。
③及时记录数据。
【结论】当相同时，斜面越平缓越力，机械效率越。
【补充】当相同时，斜面越光滑越力，机械效率越。
探究斜面的机械效率与哪些因素有关？
结论
3 4
15 30
毛巾 木板
2.7 2.7
11.5 19.5
65 65
5
60
木板
2.7
33.5
65
6 7
15 15
木板 木板
4.2 5.7
11.5 11.5
65 65
探究斜面的机械效率与哪些因素有关？
实 验 次 数 1 斜面倾 斜面材 物体 角（斜 料（斜 的重 面的倾 面的粗 力 斜程 糙程 （物 度） 度） 重） G/N 15 玻璃 2.7 斜面 沿斜 斜面 的高 面的 有用功 总功W 的长 机械效率 度 拉力 W /J /J s/cm h/cm F/N 11.5 0.9 65 0.31 0.59 53.08
探究斜面的机械效率与哪些因素有关？
实 验 次 数 1 2 斜面倾 斜面材 物体 角（斜 料（斜 的重 面的倾 面的粗 力 斜程 糙程 （物 度） 度） 重） G/N 15 15 玻璃 木板 2.7 2.7 斜面 沿斜 斜面 的高 面的 有用功 总功W 的长 机械效率 度 拉力 W /J /J s/cm h/cm F/N 11.5 11.5 65 65
结论
斜面的机械效率与斜面的倾斜程度 、斜面的粗糙程度、物体的重有 关： （1）在斜面的倾斜程度、物体的 重一定时，斜面越粗糙机械效率越 低； （2）在斜面的粗糙程度、物体的 重一定时，斜面越陡机械效率越 高； （3）在斜面的倾斜程度、斜面的 粗糙程度一定时，物体越重机械效 率越低 。 （4）斜面的机械效率与斜面的高 、斜面的长及物体沿斜面匀速运动 的速度无关！！
2
15
木板
2.7
11.5
1
65
0.31
0.65
47.77
测斜面的机械效率
一、判断：下面说法中是否正确．
1．有用功越多，机械效率越高 × 2．物体做功越慢，机械效率越低× 3．做总功越多，机械效率越低 × 4．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高 √
5．用不同的滑轮组，做的有用功相同时， 机械效率
一定相同
×
6．因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 √
③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②。
三、如何提高机械效率 1、尽量减小额外功，采取减轻机械自重和加润
滑油的办法减小摩擦 2、当额外功一定时，在机械能承受的范围内尽
可能增加每次提起重物的重力。
作业：课本P110第2、4题 《名师》P8第6题
回忆：
1、定义：有用功跟总功的比值.
2、公式：η＝
Ｗ有用 Ｗ总
＝
Ｗ有用 Ｗ有用＋Ｗ额外
讨论：Ｗ额外＞０，Ｗ总＞Ｗ有用 所以η＜１
Ｗ额外＝０，Ｗ总＝Ｗ有用 所以η＝１
（理想状态）
注：机械效率常用百分数来表示，比如某机为1500N的 物体匀速移动到长100m斜面的顶端 ，若斜面的高为10m.需用180N的推 力，则这个斜面的机械效率是多少 ？
解：
W 有 Gh 1500N 10m 15000J
W 总 FS 180N 100m 18000J
W 有 15000J 833% W 总 18000J
答：斜面的机械效率为83.3%
探究 斜面的机械效率
1、提出猜想：
斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度 有关。
2、实验器材：
A. 定滑轮
B. 动滑轮
C. 滑轮组
D. 都一样大
四、小明用100N的力沿竖直方 向将杠杆的一端拉下2m时， 杠杆的另一端把320N的重物提 高了0.5m，杠杆的机械效率是 多少？
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武汉市第十九初级中学2012~2013学年度第二学期八年级物理复习题
机械效率实验探究（二）——斜面
姓名：____________________ 班级：____________________
“机械效率”是简单机械、功、机械效率等物理知识的综合应用，此类问题涉及有用功、额外功、总功、功率等诸多概念。
近几年，武汉市中考探究题经常出现“机械效率与斜面”的问题，望同学们引起重视！
一、首先要明确的几个物理概念
（1）有用功是由使用机械的目的所决定的。
当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W 有＝Gh 。
（2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功。
对于斜面而言，W 额＝fs 。
（3）总功是指动力对所做的功。
一般情况下使用斜面时，动力做功W 总＝Fs 。
（4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”。
而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功。
即：W 总＝W 有＋W 额。
（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位
斜面的机械效率Fs Gh W W η＝＝总有，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即s h
一定，故在同一斜面上
拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的。
（6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度．．．．、斜面的粗糙程度．．．．有关。
斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。
二、一题闯关
小华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
的机械效率与哪些因素有关，于是提出了以下的猜想：
A ．斜面的机械效率与物体的重力有关；
B ．斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关。
小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究。
（1）要测量斜面的机械效率，除了长木板和木块（如图所示）外，还需要的主要测量工具是
____________和____________。
（2）在实验操作过程中，应沿斜面向上____________拉动木块。
（3）实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向______（填“左”或“右”）移
动。
2013年6月5日（星期三）
（4）在这个探究实验中，需要测量的物理量有哪些？请写出所测物理量及其字母：_________ ___________________________________________________________________________________。
（5）在这个探究实验中，需要计算的物理量有哪些？请根据所测物理量写出表达式：_______ ___________________________________________________________________________________。
根据表格中的数据，第①次实验斜面的机械效率为______%，第②次实验中总功为______J。
（7）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想______（填写字母），其结论是__________ _____________________________________；通过对比实验②、③数据，可验证小华的猜想______（填写字母），其结论是______________________________________________________________。
（8）实验中主要用到的探究方法是__________________。
（9）小刚观看了小华的实验后，猜想斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关。
于是他
①在实验中，选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，是为了______________________。
②在第2次实验中，拉力做的总功是______J，斜面的机械效率是________。
③分析实验数据，可以得出：当其他条件一定时，____________________________________。
三、练习反馈
1.（2012·武汉）如图是探究斜面的机械效率跟什么因素有
关的实验装置。
（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）实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码，改
变物块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与____________、____________、________
____的关系。
②在第四次实验中，斜面的机械效率为________。
2. （2013·武汉元月）下图是某同学探究斜面的机械效率跟哪些因素有关的实验装置。
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度不同的斜面向上做匀速直线运动。
实验的部分数据如下：
（1）在第2次实验中，拉力做的总功是_______，斜面的机械效率是_______（结果精确到1%）。
（2）分析________两次实验数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越______。
分析________三次实验数据可以得出结论：在斜面的倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越______。
3. 如图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。
实验的部分数据如下：
（1）小明探究的是斜面的机械效率跟__________________的关系．在第1次实验中，斜面的机械效率为________，物块和斜面的内能增加了约________J （即克服摩擦力做功的大小）。
（2）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越______。
若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持__________________不变。
4.（2012·武汉元月）下图是某小组同学测量斜面机
械效率的实验装置。
实验时，用木块将带有刻度的
平木板垫起。
构成一个斜面。
（1）用弹簧测力计拉着小车从底端位置A沿斜面
匀速运动到位置B。
弹簧测力计的示数为1.1N，此时斜
面的机械效率为__________。
（2）若将木块向右移，使木块左端与长木板90cm
处对齐，重复（1）中的实验，弹簧测力计的示数为0.8 N，
此时斜面的机械效率为_____________。
比较（1）、（2）可知，斜面的机械效率与斜面的________________有关。
（3）若将小车四轮朝上倒置，重复（2）中的实验，则弹簧测力计示数变______，机械效率变____。
比较（2）、（3）可知，斜面的机械效率与接触面的__________有关。
5.（2012•广东）如图，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端
拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s．求：
（1）木箱A沿斜面方向的运动速度．
（2）小王对木箱做功的功率．
（3）斜面的机械效率．
6.（2012•荆门）今年，湖北省委、省政府作出建设“中国农谷”、发展荆门的决定．某大型企业
决定趁此良机来荆门投资，在进驻我市开发区后的厂房建设中，需要利用牵引机把重为1×10 5N的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1m/s的速度匀速从底部拉上坡顶．如图甲所示，已知斜坡长度为15m，牵引机的牵引功率为6×104W。
（1）斜面是一种________的简单机械。
（2）汽车把材料从斜面底拉到斜面顶的时间是多少？
（3）牵引机把材料拉上斜面顶的过程中的机械效率是多
少？（计算结果精确到0.1%）
（4）由于需要搬运的材料到斜面还有一定的距离，工人师傅将一根木棒垫在材料底部，用另一根木棒插入材料与地面之间，慢慢将材料移至斜面底部．如图乙所示，是某次操作的过程，A表示木棒与地面的接触点，B表示木棒与材料的接触点，C表示个人握木棒的手．请你画出工人所用最小力的示意图及其力臂。