资源简介

专题32 滑轮及滑轮组机械效率的计算
斜面及斜面的机械效率是初中物理力学中重要知识，也是中考中常考实验之一。通过斜面及斜面的机械效率考查，能很好考查学生的对机械效率知识的掌握情况，加深对机械效率的理解。在中考试卷中，结合测力计读数、功、机械效率的计算等知识考查，侧重考查有用功、总功、机械效率的计算以及影响斜面机械效率高低的因素，主要以实验、计算形式考查，分值在2分—6分左右。
一、斜面定义、特点及实际应用：
1、斜面的定义：斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
2、斜面特点：斜面是一种省力的简单机械。
用斜面把重力为G的物体推到高处时,如果不计摩擦力,已知斜面长为L,高为h，倾角为α，推力F所做的功WF=FL，不用斜面而由人直接将该重物提到同一高度时克服重力所做的功WG=Gh，根据机械功的原理（使用任何机械都不省功），得FL=Gh,所以，由于L>h，所以可以省力。
3、应用：螺旋（木螺丝、螺母、螺杆、饮料瓶瓶盖）、盘山公路等。
例题1 （2022全国九年级）如图所示，将同一物体G分别沿光滑斜面由B、C匀速提升到A时，如若沿斜面的拉力分别为FB、FC，各个过程拉力做功为WB、WC，则它们的大小关系正确的是（　　）
A．WB＞WC，FB＜FC B．WB＝WC，FB＜FC
C．WB＞WC，FB＝FC D．WB＝WC，FB＝FC
【答案】B。
【解析】斜面光滑说明摩擦力为0，拉力除了克服物体重力做功之外没有做额外功，则两次做的功都等于克服物体重力做的功，两次分别把同一物体提升到相同的高度，克服物体重力做的功相同，所以拉力做功也相同，即WB＝WC，斜面BA的倾斜角度小于斜面CA的倾斜角度，所以sAB＞sAC，由W=Fs可知所以物体沿BA运动时拉力较小，即FB＜FC，故选B。
【点拨】斜面是一个可以看成一个省力的简单机械，省力的大小与斜面的粗糙程度有关，还有斜面的倾斜角度有关。
对点练：（2021山东八年级期末）如图所示，AC>BC，在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端，推力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，推力做功为W1、W2，在不考虑摩擦的情况下：F1______F2，P1______P2，W1______W2（均选填“>”“<”或“=”）。
二、斜面的机械效率的计算：
斜面装置
有用功 不用机械直接将重物提到h时克服重力所做的功 W有用=Gh
总功 拉力所做的功 W总=FL或W总=Gh+fL
额外功 克服摩擦力做的功 W额外=W总-W有用或W额外=fL
机械效率 用用功与总功的比值 或
例题2 （2021辽宁沈阳）如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m，高1m，斜面的机械效率为___________，物体所受的摩擦力为___________N。
【答案】62.5% 0.75。
【解析】在此过程中，拉力做的总功为W总=Fs=2N×4m=8J，对物体做的有用功为W有用=Gh=5N×1m=5J，则斜面的机械效率为；
克服摩擦力做的额外功为W额外=W总-W有用=8J-5J=3J，则摩擦力大小为。
【点拨】斜面的机械效率有两种表达方式：或，通过两种方法都能求出摩擦力的大小，因为在将物体沿斜面推上去时，克服摩擦力做额外功，即
。
对点练：（2021陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。
三、实验：探究影响斜面的机械效率的因素：
1、实验器材：斜面、重力不同长方体物块、弹簧测力计、刻度尺、毛巾、棉布
2、实验原理：
3、实验方法：控制变量法
（1）探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系时，控制物体重力、与斜面接触面积、斜面长L不变，改变的是斜面的高度h从而改变斜面倾斜程度；
（2） 探究斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小的关系时，控制木块的重量G不变，斜面长L不变，斜面的高度h不变，改变的是物体斜面接触面积使（用同一个长方体物块，使它的不同面与题意个斜面接触）
（3）探究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系时，控制木块的重量G不变，斜面长L不变，斜面的高度h不变，改变的是斜面的粗糙程度（使用同一个长方体物块的同一个面，使它分别在倾角相同的木板、铺由毛巾、棉布的斜面上运动）；
（4） 探究斜面的机械效率与物体的重力的关系时，控制斜面粗糙程度相同、接触面积相同，斜面长L不变，斜面的高度h不变，改变物体重力G。
4、结论：
a. 在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；
b. 斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关；
c. 在其他条件一定时，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；
d. 斜面的机械效率与物体重力无关。
5、提高斜面机械效率的方法:
在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越小，机械效率越高。所以提高斜面机械效率的方法是增大斜面的倾斜程度、减小斜面表面粗糙程度。
例题3 （2021四川绵阳）用如图所示装置探究斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。甲、乙斜面倾角相等，与丙的不相等；甲、丙斜面表面粗糙程度相同，与乙的不相同。先用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物0.24m高，弹簧测力计示数F0＝20.0N；再分别在三个斜面上沿斜面向上匀速缓慢拉动这个重物到同一高度，弹簧测力计示数和斜面长度如表所示。
次数 斜面 弹簧测力计示数F/N 斜面长度L/m 省力大小ΔF/N（ΔF＝F0﹣F） 机械效率η%
1 甲 17.4 0.30 ？ 92.0
2 乙 18.2 0.30 1.8 87.9
3 丙 14.0 0.40 6.0 ？
根据表中数据回答下列问题：
（1）斜面甲省力大小ΔF甲＝_______N；
（2）斜面丙的机械效率η丙＝_______；
（3）比较甲、乙实验结果，可以认为_______；比较甲、丙实验结果，可以认为_______（选填序号，有可能不止一项正确）。
A．斜面省力大小与斜面倾角有关
B．斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关
C．斜面省力大小与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
D．斜面机械效率与斜面倾角有关
E.斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关
F.斜面机械效率与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
【答案】（1）2.6 （2） 85.7％ （3）当斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低 AD
【解析】（1）斜面甲省力大小ΔF甲=F0-F甲=20N-17.4N=2.6N；
（2）提升物体所做的有用功W有用=F0h=20N×0.24m=4.8J；沿斜面丙拉动物体所做的总功W总=F丙L丙=14N×0.4m=5.6J，该斜面的机械效率；
（3）甲、乙两次实验过程中，斜面的倾斜程度相同，粗糙程度不同，由表中数据可知，当斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；甲、丙两次实验过程中，斜面的粗糙程度相同，斜面的倾斜程度不同。分析表中数据可知，斜面倾角越小越省力，机械效率越低， AD正确，BCEF错误。故选AD。
【点拨】 实验中拉动物体时，应使物体匀速直线运动，但此时测力计的拉力并不等于摩擦力，而是大于摩擦力；测拉力时，要在物体匀速运动时读数；物体沿斜面上升时，额外功主要来自克服摩擦做功，所以。
对点练：（2020河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：______。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
(1)通过对比实验______中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
(2)通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，______；
(3)为验证猜想3，小明做了实验______（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是______。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是______%。（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
1、（2022江苏溧阳九年级期末）如图甲所示是某一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的______，使用它可以省______。图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图______（选填“乙”或“丙”）钉子，为了将它钉进木块，应该用______（选填“敲”或“拧”）的方式更好。
2、（2020湖北恩施）如图所示，有斜面长为l、高为h的斜坡和物块等器材，同学们一起探究使用斜面这种简单机械是否省功，应测量的数值有物块重G、斜面高h、______和斜面长L。
3、（2021陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。
4、（2022上海八年级）如图所示，沿着倾斜的木板往卡车上推油桶，用力的示意图把油桶在木板上时所受重力表示出来。将油桶放倒推上去这样做的目的是 __。
5、（2022上海八年级课时练习）如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（　　）
A． B．
C． D．
6、（2021江苏苏州外国语学校九年级期中）在斜面上将一个质量为6kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m，高1m，则下列说法正确的是（　　）
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B．物体受到的摩擦力大小为40N
C．做的有用功是40J
D．此斜面的机械效率为75%
7、（2021天津滨海新二模）某物理学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究。
疑惑一：斜面的机械效率越高越省力吗？
疑惑二：斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗？
[实验探究]
将长度为lm的长木板的一端垫高，构成长度一定高度可调的斜面（如图所示）。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量。表一呈现的是部分实验数据：
表1
实验次数 1 2 3 4
斜面高度h/m 0.15 0.20 0.25 0.30
拉力F/N 2.7 3.2 3.6 4.1
机械效率η 0.56 0.63 0.73
请回答下列问题：
（1）表一中第3次实验的机械效率是______；
（2）分析表一实验数据可解决疑惑一的问题，写出正确的结论。______；
（3）进一步分析表一实验数据可得，疑惑二的正确结论是：斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（摩擦力越小）。简述理由：______。
8、（2021四川眉山一模）对“斜面的机械效率与什么因素有关”这一课题，小明提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；
③斜面的机械效率与斜面的长度有关；
④斜面的机械效率与物体的重力有关。
如图所示，小明用弹簧测力计沿同一斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验 次数 斜面的倾 斜程度 物块重 力G/N 斜面高 度h/m 拉力 F/N 斜面长 度s/m 机械效 率η
1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)小明探究的是猜想________（填序号）。分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越缓越________（选填“省”或“费”）力；斜面越陡，机械效率越________（选填“高”或“低”）。
(2)小明又进行了第4次实验，他在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，小明测得这种情况下斜面的机械效率为________（保留一位小数），把第4次与第________次测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。
(3)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力________（选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。
9、（2021河北模拟预测）为了探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度及重物的关系，平措同学在斜面上每次都匀速拉动物块（如图），实验数据记录如下：
实验次数 斜面倾角θ 物重G/N 物块上升高度h/m 拉力F/N 移动距离s/m 机械效 率η
1 30° 5.0 0.25 3.4 0.50 73.5%
2 45° 5.0 0.35 4.2 0.50 83.3%
3 45° 10.0 0.35 8.4 0.50
(1)根据表中数据可求出第3次实验的有用功是______ J，总功是______J，机械效率是______ ；
(2)分析表中数据，可以得出的初步结论是：
①在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需要的拉力越 ______ ，斜面的机械效率越 ______ 。
②斜面的机械效率与物重 ______ (填“有关”或“无关”)。
10、（2021广西梧州）如图所示，利用滑轮把重为300N的物体从斜面底端沿斜面往上匀速拉动10m，物体升高了6m，所用时间为10s，该装置的机械效率为75%，绳子自由端拉力为F，其方向始终与斜面平行，求在此过程中：
（1）拉力做的有用功；
（2）拉力的大小；
（3）拉力的功率。
11、（2020四川宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M=25kg的木箱，长L=5m，高h=3m的固定斜面，他用F=100N的力拉绳，使木箱以v=0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0=20J。已知动滑轮质量m=1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
12、（2019四川攀枝花）如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；
（2）汽车对绳的拉力大小；
（3）斜面的机械效率。专题32 滑轮及滑轮组机械效率的计算
斜面及斜面的机械效率是初中物理力学中重要知识，也是中考中常考实验之一。通过斜面及斜面的机械效率考查，能很好考查学生的对机械效率知识的掌握情况，加深对机械效率的理解。在中考试卷中，结合测力计读数、功、机械效率的计算等知识考查，侧重考查有用功、总功、机械效率的计算以及影响斜面机械效率高低的因素，主要以实验、计算形式考查，分值在2分—6分左右。
一、斜面定义、特点及实际应用：
1、斜面的定义：斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
2、斜面特点：斜面是一种省力的简单机械。
用斜面把重力为G的物体推到高处时,如果不计摩擦力,已知斜面长为L,高为h，倾角为α，推力F所做的功WF=FL，不用斜面而由人直接将该重物提到同一高度时克服重力所做的功WG=Gh，根据机械功的原理（使用任何机械都不省功），得FL=Gh,所以，由于L>h，所以可以省力。
3、应用：螺旋（木螺丝、螺母、螺杆、饮料瓶瓶盖）、盘山公路等。
例题1 （2022全国九年级）如图所示，将同一物体G分别沿光滑斜面由B、C匀速提升到A时，如若沿斜面的拉力分别为FB、FC，各个过程拉力做功为WB、WC，则它们的大小关系正确的是（　　）
A．WB＞WC，FB＜FC B．WB＝WC，FB＜FC
C．WB＞WC，FB＝FC D．WB＝WC，FB＝FC
【答案】B。
【解析】斜面光滑说明摩擦力为0，拉力除了克服物体重力做功之外没有做额外功，则两次做的功都等于克服物体重力做的功，两次分别把同一物体提升到相同的高度，克服物体重力做的功相同，所以拉力做功也相同，即WB＝WC，斜面BA的倾斜角度小于斜面CA的倾斜角度，所以sAB＞sAC，由W=Fs可知所以物体沿BA运动时拉力较小，即FB＜FC，故选B。
【点拨】斜面是一个可以看成一个省力的简单机械，省力的大小与斜面的粗糙程度有关，还有斜面的倾斜角度有关。
对点练：（2021山东八年级期末）如图所示，AC>BC，在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端，推力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，推力做功为W1、W2，在不考虑摩擦的情况下：F1______F2，P1______P2，W1______W2（均选填“>”“<”或“=”）。
【答案】< = =。
【解析】由题意可知，AC>BC，斜面AC倾斜角度小于BC，，所以物体沿AC运动时拉力较小，即F1二、斜面的机械效率的计算：
斜面装置
有用功 不用机械直接将重物提到h时克服重力所做的功 W有用=Gh
总功 拉力所做的功 W总=FL或W总=Gh+fL
额外功 克服摩擦力做的功 W额外=W总-W有用或W额外=fL
机械效率 用用功与总功的比值 或
例题2 （2021辽宁沈阳）如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m，高1m，斜面的机械效率为___________，物体所受的摩擦力为___________N。
【答案】62.5% 0.75。
【解析】在此过程中，拉力做的总功为W总=Fs=2N×4m=8J，对物体做的有用功为W有用=Gh=5N×1m=5J，则斜面的机械效率为；
克服摩擦力做的额外功为W额外=W总-W有用=8J-5J=3J，则摩擦力大小为。
【点拨】斜面的机械效率有两种表达方式：或，通过两种方法都能求出摩擦力的大小，因为在将物体沿斜面推上去时，克服摩擦力做额外功，即
。
对点练：（2021陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。
【答案】3×103 75 % 省力。
【解析】斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此W有用=Gh=2000N
×1.5m=3×103J；总功等于推力做的功，因此W总=Fs=1000N×4m=4×103J，所以，机械效率为；
任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。
三、实验：探究影响斜面的机械效率的因素：
1、实验器材：斜面、重力不同长方体物块、弹簧测力计、刻度尺、毛巾、棉布
2、实验原理：
3、实验方法：控制变量法
（1）探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系时，控制物体重力、与斜面接触面积、斜面长L不变，改变的是斜面的高度h从而改变斜面倾斜程度；
（2） 探究斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小的关系时，控制木块的重量G不变，斜面长L不变，斜面的高度h不变，改变的是物体斜面接触面积使（用同一个长方体物块，使它的不同面与题意个斜面接触）
（3）探究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系时，控制木块的重量G不变，斜面长L不变，斜面的高度h不变，改变的是斜面的粗糙程度（使用同一个长方体物块的同一个面，使它分别在倾角相同的木板、铺由毛巾、棉布的斜面上运动）；
（4） 探究斜面的机械效率与物体的重力的关系时，控制斜面粗糙程度相同、接触面积相同，斜面长L不变，斜面的高度h不变，改变物体重力G。
4、结论：
a. 在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；
b. 斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关；
c. 在其他条件一定时，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；
d. 斜面的机械效率与物体重力无关。
5、提高斜面机械效率的方法:
在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越小，机械效率越高。所以提高斜面机械效率的方法是增大斜面的倾斜程度、减小斜面表面粗糙程度。
例题3 （2021四川绵阳）用如图所示装置探究斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。甲、乙斜面倾角相等，与丙的不相等；甲、丙斜面表面粗糙程度相同，与乙的不相同。先用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物0.24m高，弹簧测力计示数F0＝20.0N；再分别在三个斜面上沿斜面向上匀速缓慢拉动这个重物到同一高度，弹簧测力计示数和斜面长度如表所示。
次数 斜面 弹簧测力计示数F/N 斜面长度L/m 省力大小ΔF/N（ΔF＝F0﹣F） 机械效率η%
1 甲 17.4 0.30 ？ 92.0
2 乙 18.2 0.30 1.8 87.9
3 丙 14.0 0.40 6.0 ？
根据表中数据回答下列问题：
（1）斜面甲省力大小ΔF甲＝_______N；
（2）斜面丙的机械效率η丙＝_______；
（3）比较甲、乙实验结果，可以认为_______；比较甲、丙实验结果，可以认为_______（选填序号，有可能不止一项正确）。
A．斜面省力大小与斜面倾角有关
B．斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关
C．斜面省力大小与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
D．斜面机械效率与斜面倾角有关
E.斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关
F.斜面机械效率与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
【答案】（1）2.6 （2） 85.7％ （3）当斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低 AD
【解析】（1）斜面甲省力大小ΔF甲=F0-F甲=20N-17.4N=2.6N；
（2）提升物体所做的有用功W有用=F0h=20N×0.24m=4.8J；沿斜面丙拉动物体所做的总功W总=F丙L丙=14N×0.4m=5.6J，该斜面的机械效率；
（3）甲、乙两次实验过程中，斜面的倾斜程度相同，粗糙程度不同，由表中数据可知，当斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；甲、丙两次实验过程中，斜面的粗糙程度相同，斜面的倾斜程度不同。分析表中数据可知，斜面倾角越小越省力，机械效率越低， AD正确，BCEF错误。故选AD。
【点拨】 实验中拉动物体时，应使物体匀速直线运动，但此时测力计的拉力并不等于摩擦力，而是大于摩擦力；测拉力时，要在物体匀速运动时读数；物体沿斜面上升时，额外功主要来自克服摩擦做功，所以。
对点练：（2020河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：______。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
(1)通过对比实验______中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
(2)通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，______；
(3)为验证猜想3，小明做了实验______（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是______。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是______%。（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
【答案】盘山公路 （1）1和2 （2）斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力 （3）1、3、4 根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等 【拓展】 62.5。
【解析】斜面是一种简单机械，使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时，斜面越长，则坡度越缓，则越省力；如：盘山公路。
(1)探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时，采用的是控制变量法，实验中需要控制物重、倾角相同，表面材料不同，所以应该对比1和2的数据。
(2)对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力。
(3)探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法可知，实验中需要控制倾角相同、表面材料相同，物体的重力不同；所以需要对比1、3、4的实验数据。根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等。有用功为W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J，拉力做的总功
W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J，斜面的机械效率。
1、（2022江苏溧阳九年级期末）如图甲所示是某一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的______，使用它可以省______。图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图______（选填“乙”或“丙”）钉子，为了将它钉进木块，应该用______（选填“敲”或“拧”）的方式更好。
【答案】斜面 力 乙 拧。
【解析】]盘山公路是通过倾斜的公路，来回曲折爬升高度。因此盘山公路相当于简单机械中的斜面。斜面虽然加长了运动的距离，但可以在物体向上运动时省力。图乙是螺丝钉，一圈圈螺纹相当于倾斜的斜面，与盘山公路的原理相同。为了将它钉进木块，使用时用拧的比较好，拧的时候，相当于沿斜面向上运动的过程，可以省力。若用敲的方式，一圈圈螺纹相当于增加了接触面的粗糙程度，会使摩擦力变大，敲起来更费力。
2、（2020湖北恩施）如图所示，有斜面长为l、高为h的斜坡和物块等器材，同学们一起探究使用斜面这种简单机械是否省功，应测量的数值有物块重G、斜面高h、______和斜面长L。
【答案】弹簧测力计对物块的拉力F
【解析】探究使用斜面这种简单机械是否省功，我们需要知道物体做的有用功、总功；根据做功条件可知做有用功需要知道物体的重力F、斜面高h，总功需要知道斜面长L、弹簧测力计对物块的拉力F。
3、（2021陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。
【答案】3×103 75 % 省力.
【解析】斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此W有用=Gh=2000N×
1.5m=3×103J；总功等于推力做的功，因此W总=Fs=1000N×4m=4×103J，所以，机械效率为；任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。
4、（2022上海八年级）如图所示，沿着倾斜的木板往卡车上推油桶，用力的示意图把油桶在木板上时所受重力表示出来。将油桶放倒推上去这样做的目的是 __。
【答案】作图见解析 省力。
【解析】重力的方向是竖直向下的，从油桶重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即为其所受重力示意图，如图所示：
；
由图可知，倾斜的木板形成了一个斜面，故将油桶放倒推上去的目的是为了省力。
5、（2022上海八年级课时练习）如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C。
【解析】根据题意知道，拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×3h＝3Fh，
斜面的机械效率，解得拉力；克服摩擦力所做的额外功
W额=fs=f×3h=W总-W有用= 3Fh-Gh=3×Gh-Gh=Gh，则摩擦力。综上C正确。故选C。
6、（2021江苏苏州外国语学校九年级期中）在斜面上将一个质量为6kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m，高1m，则下列说法正确的是（　　）
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B．物体受到的摩擦力大小为40N
C．做的有用功是40J
D．此斜面的机械效率为75%
【答案】D。
【解析】物体对斜面有压力的作用，根据力的作用是相互的，斜面也会对木块有支持力，所以斜面受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，A错误；根据题意，由W总=Fs=Gh+fs
可得，B错误；根据功的计算公式W=Gh
可得有用功为W有用=Gh=6kg×10N/kg×1m=60J,C错误；由机械效率的公式可得,D正确。故选D。
7、（2021天津滨海新二模）某物理学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究。
疑惑一：斜面的机械效率越高越省力吗？
疑惑二：斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗？
[实验探究]
将长度为lm的长木板的一端垫高，构成长度一定高度可调的斜面（如图所示）。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量。表一呈现的是部分实验数据：
表1
实验次数 1 2 3 4
斜面高度h/m 0.15 0.20 0.25 0.30
拉力F/N 2.7 3.2 3.6 4.1
机械效率η 0.56 0.63 0.73
请回答下列问题：
（1）表一中第3次实验的机械效率是______；
（2）分析表一实验数据可解决疑惑一的问题，写出正确的结论。______；
（3）进一步分析表一实验数据可得，疑惑二的正确结论是：斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（摩擦力越小）。简述理由：______。
【答案】（1）0.69 （2）机械效率越高的斜面，不一定省力（机械效率越高的斜面越费力） （3）因为由实验数据可知斜面倾斜程度变大，斜面的机械效率随之也变大，额外功占总功的比例变小，所以摩擦力不一定变大（斜面倾斜程度变大，滑块对斜面的压力变小，因此滑块受到的摩擦力变小）。
【解析】（1）表一中第3次实验的机械效率；
（2）从表中第1到3次实验可以看出，机械效率逐渐增大，拉力也逐渐增大，越来越费力。所以说斜面的机械效率越高不一定越省力。
（3）斜面的长度一定，斜面越高，倾斜程度越大，从表中数据可知倾斜程度越大拉力越大，但倾斜程度越大滑块对斜面的压力越小，斜面的光滑程度不变，压力越小摩擦力越小。
8、（2021四川眉山一模）对“斜面的机械效率与什么因素有关”这一课题，小明提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；
③斜面的机械效率与斜面的长度有关；
④斜面的机械效率与物体的重力有关。
如图所示，小明用弹簧测力计沿同一斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验 次数 斜面的倾 斜程度 物块重 力G/N 斜面高 度h/m 拉力 F/N 斜面长 度s/m 机械效 率η
1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)小明探究的是猜想________（填序号）。分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越缓越________（选填“省”或“费”）力；斜面越陡，机械效率越________（选填“高”或“低”）。
(2)小明又进行了第4次实验，他在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，小明测得这种情况下斜面的机械效率为________（保留一位小数），把第4次与第________次测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。
(3)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力________（选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。
【答案】（1）① 省 高 （2）55.6% 2 （3）大于。
【解析】(1)小明用弹簧测力计沿同一斜面匀速向上拉动物块，斜面的粗糙程度相同，由表格数据可知，物体重力相同，斜面的倾斜程度不同，故研究的是斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系，即选择①；分析实验3、2、1的数据可知，在其它条件一定时，斜面越缓，拉力越小，即越省力；分析实验1、2、3的数据可知，斜面越陡，机械效率越高。
(2)第4次实验中，斜面的机械效率为；要研究斜面机械效率与粗糙程度的关系，应控制变量，控制粗糙程度不同，倾斜程度等因素相同，故第4次应与第2次测量结果相比较。
(3)实验过程中，沿斜面匀速向上拉动物块时，测力计的拉力F要同时克服摩擦力f和物体的一部分重力，所以f9、（2021河北模拟预测）为了探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度及重物的关系，平措同学在斜面上每次都匀速拉动物块（如图），实验数据记录如下：
实验次数 斜面倾角θ 物重G/N 物块上升高度h/m 拉力F/N 移动距离s/m 机械效 率η
1 30° 5.0 0.25 3.4 0.50 73.5%
2 45° 5.0 0.35 4.2 0.50 83.3%
3 45° 10.0 0.35 8.4 0.50
(1)根据表中数据可求出第3次实验的有用功是______ J，总功是______J，机械效率是______ ；
(2)分析表中数据，可以得出的初步结论是：
①在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需要的拉力越 ______ ，斜面的机械效率越 ______ 。
②斜面的机械效率与物重 ______ (填“有关”或“无关”)。
【答案】（1） 3.5 4.2 83.3% （2） 大 高 无关。
【解析】(1) 第3次实验的有用功W有=Gh=10.0N×0.35m=3.5J， 总功W 总=Fs=8.4N×0.5h=4.2J，机械效率；
(2)由表中1、2两组数据角度不相同，物重相同，拉力不同，斜面的机械效率不同，由此可知，斜面倾角越大，所需的拉力越大，斜面的机械效率越高；由表中2、3两组数据中，角度相同，物重不同，斜面的机械效率相同，由此可知，斜面的机械效率与物重无关。
10、（2021广西梧州）如图所示，利用滑轮把重为300N的物体从斜面底端沿斜面往上匀速拉动10m，物体升高了6m，所用时间为10s，该装置的机械效率为75%，绳子自由端拉力为F，其方向始终与斜面平行，求在此过程中：
（1）拉力做的有用功；
（2）拉力的大小；
（3）拉力的功率。
【答案】（1）1800J （2）120N （3）240W。
【解析】（1）拉力做的有用功W有=Gh=300N×6m=1800J；
（2）拉力做的总功，滑轮是动滑轮，绳子自由端移动的距离s=2s物=2×10m=20m，拉力的大小；
（3）拉力的功率。
11、（2020四川宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M=25kg的木箱，长L=5m，高h=3m的固定斜面，他用F=100N的力拉绳，使木箱以v=0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0=20J。已知动滑轮质量m=1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
【答案】（1）25s （2）40W （3）75% （4）40N。
【解析】（1）木箱移动的距离s=L=5m，木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）由图知，动滑轮上绳子的股数n=2，绳子自由端移动的速度v绳=nv=2×0.2m/s=0.4m/s，拉力的功率；
（3）物体的重力G=m物g=25kg×10/kg=250N，机械做的有用功W有用=Gh=250N×3m=750J，绳子自由端移动的距离s′=nL=2×5m=10m，机械做的总功W总=Fs′=100N×10m=1000J，整个装置的机械效率；
（4）动滑轮的重力G动=m动g=1kg×10N/kg=10N，克服动滑轮重力所做的功W动=G动h=10N×3m=30J，克服摩擦力做的功Wf=W总-W有用-W动-W0=1000J-750J-30J-20-200J，斜面对木箱的摩擦力为。
12、（2019四川攀枝花）如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；
（2）汽车对绳的拉力大小；
（3）斜面的机械效率。
【答案】（1）1.2×106J （2）20000N （3）75%。
【解析】(1)由可得，t时间内汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×
106J；
(2) 10s内货物移动的距离s物=vt=2m/s×10s=20m，由图知，n=3，拉力端移动距离：s=3s物=3×20m=60m，由W=Fs可得汽车对绳的拉力；
(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力F拉=3F=3×20000N=60000N，斜面的机械效率。

展开更多......

收起↑