探究影響斜面機(jī)械效率的因素

北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院 趙嘉宇

探究影響斜面機(jī)械效率的因素

北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院 趙嘉宇

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄啃泵鏅C(jī)械效率與哪些因素有關(guān)。

猜想與假設(shè)：斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度、物體的重力有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)器材：斜面、毛巾、一面帶有凹槽的木塊、一盒鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺。

（1）探究斜面機(jī)械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持木塊重力G不變，斜面長(zhǎng)s不變，改變斜面傾斜角度θ（即改變高度h）。

實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊重力G；②使斜面傾斜角θ= 30°，用刻度尺測(cè)出斜面長(zhǎng)度s和高度h1；③如下圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)拉木塊，從斜面底端至頂端做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F1；④增大斜面傾斜程度，使傾斜角度θ= 45°，測(cè)出斜面高度h2；⑤如步驟③，測(cè)出拉力F2；⑥將所測(cè)數(shù)據(jù)填入表1中，并根據(jù)計(jì)算公式：W有= Gh、W總=Fs、η=W有/W總計(jì)算出有用功、總功和機(jī)械效率，填入表中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在其他條件一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大，機(jī)械效率越高。

（2）探究斜面機(jī)械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持木塊的重力G不變，斜面長(zhǎng)s不變，斜面傾角θ不變，改變斜面的粗糙程度。

實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重力G；②用刻度尺測(cè)出斜面的長(zhǎng)度s和高度h；③把木塊放在斜面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F1；④在斜面上鋪好毛巾，如上步測(cè)出拉力F2；⑤將所測(cè)數(shù)據(jù)填入表2中，并計(jì)算出有用功、總功和機(jī)械效率，填入表中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在其他條件一定時(shí)，斜面表面越粗糙，機(jī)械效率越低。

（3）探究斜面機(jī)械效率與物體重力的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持斜面長(zhǎng)s不變，斜面傾角θ不變，改變物體重力G。

實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重力G1，用刻度尺測(cè)出斜面的長(zhǎng)度s和高度h；②把木塊放在斜面上，用彈簧測(cè)力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F1；③在木塊的凹槽內(nèi)放入鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊和鉤碼的總重力G2；④用彈簧測(cè)力計(jì)拉木塊和鉤碼沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F2；⑤將所測(cè)數(shù)據(jù)填入表3中，并計(jì)算出有用功、總功和機(jī)械效率，填入表中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在其他條件一定時(shí)，斜面的機(jī)械效率與物體重力無(wú)關(guān)。

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論我們知道：斜面的機(jī)械效率只與斜面的傾斜程度和粗糙程度有關(guān)，與物體的重力無(wú)關(guān)。

表1

表2

表3