探究影响斜面机械效率的因素

北京林业大学工学院 赵嘉宇

探究影响斜面机械效率的因素

北京林业大学工学院 赵嘉宇

实验目的：探究斜面机械效率与哪些因素有关。

猜想与假设：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度、物体的重力有关。

实验器材：斜面、毛巾、一面带有凹槽的木块、一盒钩码、弹簧测力计、刻度尺。

（1）探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系

实验设计：实验过程中，保持木块重力G不变，斜面长s不变，改变斜面倾斜角度θ（即改变高度h）。

实验步骤：①用弹簧测力计测出木块重力G；②使斜面倾斜角θ= 30°，用刻度尺测出斜面长度s和高度h1；③如下图所示，用弹簧测力计拉木块，从斜面底端至顶端做匀速直线运动，读出拉力F1；④增大斜面倾斜程度，使倾斜角度θ= 45°，测出斜面高度h2；⑤如步骤③，测出拉力F2；⑥将所测数据填入表1中，并根据计算公式：W有= Gh、W总=Fs、η=W有/W总计算出有用功、总功和机械效率，填入表中。

实验结论：在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。

（2）探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系

实验设计：实验过程中，保持木块的重力G不变，斜面长s不变，斜面倾角θ不变，改变斜面的粗糙程度。

实验步骤：①用弹簧测力计测出木块的重力G；②用刻度尺测出斜面的长度s和高度h；③把木块放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1；④在斜面上铺好毛巾，如上步测出拉力F2；⑤将所测数据填入表2中，并计算出有用功、总功和机械效率，填入表中。

实验结论：在其他条件一定时，斜面表面越粗糙，机械效率越低。

（3）探究斜面机械效率与物体重力的关系

实验设计：实验过程中，保持斜面长s不变，斜面倾角θ不变，改变物体重力G。

实验步骤：①用弹簧测力计测出木块的重力G1，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h；②把木块放在斜面上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1；③在木块的凹槽内放入钩码，用弹簧测力计测出木块和钩码的总重力G2；④用弹簧测力计拉木块和钩码沿斜面做匀速直线运动，读出拉力F2；⑤将所测数据填入表3中，并计算出有用功、总功和机械效率，填入表中。

实验结论：在其他条件一定时，斜面的机械效率与物体重力无关。

综合以上实验结论我们知道：斜面的机械效率只与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，与物体的重力无关。

表1

表2

表3