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探究斜面的机械效率

查字典物理网 2020-11-18

提出问题:小明通过实验探究了使用滑轮不能省功,并测定了滑轮组的机械效率。他想斜面也是一种机械,那么使用斜面能否省功,若不能省功斜面的机械效率与哪些因素有关?它的省力情况与机械效率又有什么关系呢?我们该如何测量并探究斜面的机械效率呢?

猜想与假设:

1.使用斜面不能省功。

2.斜面的机械效率跟它的倾斜程度有关。斜面倾斜程度越大,机械效率越高。

3.斜面的机械效率与斜面粗糙程度有关,斜面越粗糙,机械效率越高。

设计实验:

要证明同学们的猜想是否正确,最好的办法就是做实验,但是在做实验之前,我们必须先设计好实验方案。讨论完成以下问题:

(1)当一个物理量与几个因素有关时,我们用方法来进行实验。

(2)探究斜面的机械效率,需要测量哪些物理量:。

(3)我们需要哪些测量仪器:。

(4)斜面的机械效率表达式:。

(5)你准备怎样测量拉力的大小。

实验器材:一块长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺、几块高度不相等的木块、毛巾、玻璃、细绳。

实验过程:

1.用弹簧测力计测得小车的重力G。

2.用长木板和木块装置成如图所示的斜面,把小车通过细绳与弹簧测力计连接,沿斜面拉动弹簧测力计,把小车匀速拉上斜面。

3.分别从弹簧测力计上读出拉力F,并用刻度尺测出小车移动的距离S和升高的高度h。

4.保持斜面的长度不变,换用不同高度的木块,逐渐增加斜面的高度,做3次实验。分别将实验数据记录在表格中。

5.保持斜面的高度不变,换用不同的材料铺在木板上,改变斜面的粗糙程度,做3次实验。分别将实验数据记录在表格中。

设计实验表格

表格一

实验次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高/m

小车重/N

有用功/J

斜面长度 /m

拉力/N

总功/J

机械效率

1

较缓

木板

2

较陡

木板

3

最陡

木板

表格二

实验次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高 /m

小车重 /N

有用功 /J

斜面长度 /m

拉力

/N

总功

/J

机械效率

1

较陡

毛巾

2

较陡

木板

3

较陡

玻璃

3.进行实验:下面就开始实验吧。同学们边做实验边记录数据。

分析与论证:

对实验数据的结果进行分析:

1.实验表明,使用斜面______省功(选填“能”或“不能”)。

2.在使用光滑程度一样的斜面,斜面越陡,越________(选填“省力”或“费力”),斜面的机械效率越______(选填“高”或“低”)。

3.在使用倾斜程度一样的斜面,斜面越粗糙,越________(选填“省力”或“费力”),斜面的机械效率越______(选填“高”或“低”)。

交流与讨论:

1.实验中还有哪些不足?是否存在以下问题:测量拉力的时候,不能保证匀速拉动物体,而且弹簧测力计不是固定的,而是运动的,不便于读数,拉力的测量误差比较大。斜面长度和斜面高度的测量也存在一些误差。所以我们在测量的时候,都要非常的细心,这样才能提高实验的成功率。

2.小明一组的同学在完成上面的实验探究之后,小明又产生了一个猜想:“斜面的机械效率还可能与在斜面上被提升的物体重有关”,于是他们选用了体积相同长方体的木块、铁块和一个斜面,类似上述实验步骤进行了实验探究,并根据实验数据归纳了结论。请你对小明一组的同学的实验设计进行评价。

参考答案:

他们选用了体积相同长方体的木块、铁块和一个斜面器材,进行实验虽然改变了被提升的物体重,但是由于木块和斜面的摩擦与铁块和斜面的摩擦是不相等的,没有控制摩擦这个物理量相等,因此说实验探究的结论是不可信的。

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