探究影響斜面機械效率的因素

北京林業大學工學院 趙嘉宇

探究影響斜面機械效率的因素

北京林業大學工學院 趙嘉宇

實驗目的：探究斜面機械效率與哪些因素有關。

猜想與假設：斜面的機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。

實驗器材：斜面、毛巾、一面帶有凹槽的木塊、一盒鉤碼、彈簧測力計、刻度尺。

（1）探究斜面機械效率與斜面傾斜程度的關系

實驗設計：實驗過程中，保持木塊重力G不變，斜面長s不變，改變斜面傾斜角度θ（即改變高度h）。

實驗步驟：①用彈簧測力計測出木塊重力G；②使斜面傾斜角θ= 30°，用刻度尺測出斜面長度s和高度h1；③如下圖所示，用彈簧測力計拉木塊，從斜面底端至頂端做勻速直線運動，讀出拉力F1；④增大斜面傾斜程度，使傾斜角度θ= 45°，測出斜面高度h2；⑤如步驟③，測出拉力F2；⑥將所測數據填入表1中，并根據計算公式：W有= Gh、W總=Fs、η=W有/W總計算出有用功、總功和機械效率，填入表中。

實驗結論：在其他條件一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高。

（2）探究斜面機械效率與斜面粗糙程度的關系

實驗設計：實驗過程中，保持木塊的重力G不變，斜面長s不變，斜面傾角θ不變，改變斜面的粗糙程度。

實驗步驟：①用彈簧測力計測出木塊的重力G；②用刻度尺測出斜面的長度s和高度h；③把木塊放在斜面上，用彈簧測力計沿斜面拉木塊做勻速直線運動，讀出拉力F1；④在斜面上鋪好毛巾，如上步測出拉力F2；⑤將所測數據填入表2中，并計算出有用功、總功和機械效率，填入表中。

實驗結論：在其他條件一定時，斜面表面越粗糙，機械效率越低。

（3）探究斜面機械效率與物體重力的關系

實驗設計：實驗過程中，保持斜面長s不變，斜面傾角θ不變，改變物體重力G。

實驗步驟：①用彈簧測力計測出木塊的重力G1，用刻度尺測出斜面的長度s和高度h；②把木塊放在斜面上，用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動，讀出拉力F1；③在木塊的凹槽內放入鉤碼，用彈簧測力計測出木塊和鉤碼的總重力G2；④用彈簧測力計拉木塊和鉤碼沿斜面做勻速直線運動，讀出拉力F2；⑤將所測數據填入表3中，并計算出有用功、總功和機械效率，填入表中。

實驗結論：在其他條件一定時，斜面的機械效率與物體重力無關。

綜合以上實驗結論我們知道：斜面的機械效率只與斜面的傾斜程度和粗糙程度有關，與物體的重力無關。

表1

表2

表3