Question

3．“探究简单机械的效率”实验
（1）下表是小明做“探究斜面的机械效率”的实验记录数据：

斜面倾斜程度	小车重力 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
较缓	10	0.1	3	1	1	3	33%
较陡	10	0.2	4	1	2	4	50%
最陡	10	0.3	5	1	3	5	60%

可得结论是同一斜面，物重相同时，倾斜程度越大，机械效率越高．
（2）小宇尝试做“探究滑轮组的机械效率”实验，滑轮组如图所示，利用的实验器材有：滑轮，物块，水平木板，细绳，弹簧测力计，刻度尺．
要求：
①请你帮助小宇设计实验步骤：a、先用弹簧测力计拉着物块在水平木板上做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数大小即为f；
b、如图所示组装好滑轮组；
c、用弹簧测力计拉着绳子端使物块匀速运动，测出绳子端的拉力F；
d、用刻度尺分别测出物块和绳子端移动的距离s_物和s；
e、计算滑轮组的机械效率η．
②设计记录此实验数据的表格．

Answer 1

分析 （1）分析表中数据，控制的是小车的重力，改变的是斜面的倾斜程度，分析表中斜面的倾斜程度和机械效率的高低，就会得出正确的结论；
（2）①图中滑轮组机械效率的高低与提起的物重、动滑轮的重、绳重、摩擦有关，用控制变量法研究滑轮组机械效率高低的影响因素以及设计实验步骤；
②实验表格的设计：实验中要记录摩擦力、物体运动的距离、拉力、绳子自由端移动的距离、有用功、总功、滑轮组的机械效率，表格中要记录7个物理量．

解答 解：
（1）由表中记录数据可知：小车的重力都是10N不变，斜面长度不变，高度越高，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高，由此得出的结论是：同一斜面，物重相同时，倾斜程度越大，机械效率越高；
（2）使用图中水平滑轮组拉动物体时，有用功为克服物体与地面摩擦力所做的功，总功为拉力所做的功；所以，要测量图中水平滑轮组的机械效率，首先要用弹簧测力计测量物体受到的摩擦力，作用在滑轮组上的拉力，用刻度尺测出物体运动的距离和绳端通过的距离，最后用公式算出机械效率的大小进行比较；
实验步骤如下：
a、先用弹簧测力计拉着物块在水平木板上做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数大小即为f；
b、如图所示组装好滑轮组；
c、用弹簧测力计拉着绳子端使物块匀速运动，测出绳子端的拉力F；
d、用刻度尺分别测出物块和绳端移动的距离s_物和s；
e、计算滑轮组的机械效率η；
②测量滑轮组的机械效率实验数据记录表：

实验次数	摩擦力f/N	物体移动距离s物/m	拉力F/N	绳子自由端移动距离s/m	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
1
2
3

故答案为：（1）同一斜面，物重相同时，倾斜程度越大，机械效率越高；
（2）见解答过程．

点评 （1）无论是斜面还是滑轮组，它的机械效率并不是固定不变的，同一斜面或滑轮组，拉动或者提升的物体越重，则机械效率越高；
（2）解决本题的关键：一是能用控制变量法探究机械效率高低的影响因素．二是知道测量滑轮组机械效率的方法，能根据实验要求，确定测量的量、实验步骤．