Question

3．“探究簡單機械的效率”實驗
（1）下表是小明做“探究斜面的機械效率”的實驗記錄數據：

斜面傾斜程度	小車重力 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉力F/N	斜面長s/m	有用功W有/J	總功W總/J	機械效率 η
較緩	10	0.1	3	1	1	3	33%
較陡	10	0.2	4	1	2	4	50%
最陡	10	0.3	5	1	3	5	60%

可得結論是同一斜面，物重相同時，傾斜程度越大，機械效率越高．
（2）小宇嘗試做“探究滑輪組的機械效率”實驗，滑輪組如圖所示，利用的實驗器材有：滑輪，物塊，水平木板，細繩，彈簧測力計，刻度尺．
要求：
①請你幫助小宇設計實驗步驟：a、先用彈簧測力計拉著物塊在水平木板上做勻速直線運動，記下彈簧測力計的示數大小即為f；
b、如圖所示組裝好滑輪組；
c、用彈簧測力計拉著繩子端使物塊勻速運動，測出繩子端的拉力F；
d、用刻度尺分別測出物塊和繩子端移動的距離s_物和s；
e、計算滑輪組的機械效率η．
②設計記錄此實驗數據的表格．

Answer 1

分析 （1）分析表中數據，控制的是小車的重力，改變的是斜面的傾斜程度，分析表中斜面的傾斜程度和機械效率的高低，就會得出正確的結論；
（2）①圖中滑輪組機械效率的高低與提起的物重、動滑輪的重、繩重、摩擦有關，用控制變量法研究滑輪組機械效率高低的影響因素以及設計實驗步驟；
②實驗表格的設計：實驗中要記錄摩擦力、物體運動的距離、拉力、繩子自由端移動的距離、有用功、總功、滑輪組的機械效率，表格中要記錄7個物理量．

解答 解：
（1）由表中記錄數據可知：小車的重力都是10N不變，斜面長度不變，高度越高，斜面傾斜程度越大，斜面的機械效率越高，由此得出的結論是：同一斜面，物重相同時，傾斜程度越大，機械效率越高；
（2）使用圖中水平滑輪組拉動物體時，有用功為克服物體與地面摩擦力所做的功，總功為拉力所做的功；所以，要測量圖中水平滑輪組的機械效率，首先要用彈簧測力計測量物體受到的摩擦力，作用在滑輪組上的拉力，用刻度尺測出物體運動的距離和繩端通過的距離，最后用公式算出機械效率的大小進行比較；
實驗步驟如下：
a、先用彈簧測力計拉著物塊在水平木板上做勻速直線運動，記下彈簧測力計的示數大小即為f；
b、如圖所示組裝好滑輪組；
c、用彈簧測力計拉著繩子端使物塊勻速運動，測出繩子端的拉力F；
d、用刻度尺分別測出物塊和繩端移動的距離s_物和s；
e、計算滑輪組的機械效率η；
②測量滑輪組的機械效率實驗數據記錄表：

實驗次數	摩擦力f/N	物體移動距離s物/m	拉力F/N	繩子自由端移動距離s/m	有用功W有/J	總功W總/J	機械效率η
1
2
3

故答案為：（1）同一斜面，物重相同時，傾斜程度越大，機械效率越高；
（2）見解答過程．

點評 （1）無論是斜面還是滑輪組，它的機械效率并不是固定不變的，同一斜面或滑輪組，拉動或者提升的物體越重，則機械效率越高；
（2）解決本題的關鍵：一是能用控制變量法探究機械效率高低的影響因素．二是知道測量滑輪組機械效率的方法，能根據實驗要求，確定測量的量、實驗步驟．