九年级物理斜面的机械效率知识点归纳
2019-05-202130
九年级物理《斜面的机械效率》知识点归纳
斜面的机械效率：
有用功 W有用=Gh
总功 W总=Fl
W总=Gh+fl
(f为摩擦力)
额外功 W额外=W总-W有用
W额外=fl
机械效率
测量斜面的机械效率：
【实验目的】：测量斜面的机械效率
【器材】斜面，铁架台，小车，弹簧秤，米尺
【操作】
(1)照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面，记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率η1=Gh/FL。
(2)把小车翻过来(轮子朝上)放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η2。
(3)增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率η3。
比较η1、η2、η3的大小，可知η1>η2，η2<η3。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在(1)中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在(3)中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比(2)时高。比较操作(2)、(3)中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。
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大，机械效率越低;机械效率与物体重量无关，物体斜面之间接触面大小无关。
例：如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______J的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝，应该_______。(写出一条措施)
解析：
，
提高机械效率的方法是减小总功，以增大有用功在总功中所占的比例。
答案：1200 70% 减小斜面的粗糙度
初中物理斜面的机械效率知识点(二)
斜面机械效率定义
机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。物理中，用机械效率来表示机械对总功的利用率。
斜面的机械效率公式
斜面机械效率公式为：η=W有/W总=Gh/Fs。(G为物体重量，h为斜面竖直高度，F为拉力大小，s为斜面长度。)
推导公式：η=
(θ为斜面倾角，μ为滑动摩擦系数)
推导过程：如图，将物体重力垂直分解为垂直于斜面的力F⊥和平行于斜面的力F∥，则：
η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/(f+F)s=Gh/(μF⊥+F∥)s=Gsinθ*s/(μGcosθ+Gsinθ)*s=sinθ/μcosθ+sinθ=1/(μcotθ+1)
斜面的机械效率实验
研究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系
猜想：斜面的倾斜程度越大，机械效率越高
实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺
(实验过程中，保持木块所受重力G不变，斜面长S不变，改变的是斜面的高度h和拉力F)
实验步骤：(将所测数据填入表格一中)
① 用弹簧测力计测出木块的重力G
② 用刻度尺量出斜面的长度S和高度
③ 用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力
④ 改变斜面的倾斜程度，量出斜面的高度
⑤ 用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力
计算公式：
表格一：
附：试验参考数据
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
研究斜面机械效率与斜面之间接触面大小关系
猜想：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关
实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺
(实验过程中，保持木块的重量G不变，斜面长S不变，斜面的高度h不变，改变的是物体斜面接触面积，和拉力F)(建议有困难的学生选此实验)
实验步骤：(将所测数据填入表格二中)
① 用弹簧测力计测出木块的重力G
② 用刻度尺量出斜面的长度S和高度h
③ 把木块平放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力
④ 把木块侧放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力
计算公式：
表格二：
附：试验参考数据
结论：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关
研究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系
猜想：表面越光滑，机械效率越高
实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺
(实验过程中，保持木块的重量G不变，斜面长S不变，斜面的高度h不变，改变的是斜面的粗糙程度和拉力F)
实验步骤：(将所测数据填入表格三中)
① 用弹簧测力计测出木块的重力G
② 用刻度尺两处斜面的长度S和高度h
③ 把木块放木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力
④ 在木板上铺好毛巾，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力
计算公式：
表格三
结论：在其他条件一定时，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低
研究斜面的机械效率与物体的重量的关系
猜想：斜面的机械效率与物体的重量无关
实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺
(实验过程中，保持斜面长S不变，斜面的高度h不变，改变的是物体重量G和拉力F)
实验步骤：(将所测数据填入表格四中)
① 用弹簧测力计测出木块的重力G1，用刻度尺两处斜面的长度S和高度h
② 把木块放木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1
③ 用弹簧测力计测出木块和钩码的重力G2
④ 用弹簧测力计拉木块和钩码做匀速直线运动，读出拉力F2
表格四
附：试验参考数据
*此处为51%是因拉力四舍五入所致。
结论：机械效率与物体重量无关
经典例题
为了探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系，小黄同学用弹簧测计拉着同一木块沿粗糙程度相同的斜面匀速向上运动，如图所示，实数据记录如表：
实验次数 斜面的倾斜程度 木块重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η
1 较缓 10 0.4 6.6 1
2 较陡 10 0.5 7.6 1 65.8%
3 最陡 10 0.6 8.4 1 71.4%
(1)根据表中数据可求出第1次实验：有用功是_____J，机械效率是_____，木块和斜面的内能增加了_____J.
(2)分析表中数据，可以得出的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面倾斜程度越陡，斜面的机械效率越_____.
答案:
4 60.6% 2.6 高
解析:
(1)利用斜面时，有用功利用W有=Gh计算，总功利用W总=Fs计算，机械效率利用η=×100%计算;木块在运动过程中，木块与斜面之间有摩擦，因此会摩擦生热，增加内能即为额外功.
(2)根据控制变量法，比较第二列和最后一列即可得出斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系.
解：(1)第一次实验：
有用功为：W有=Gh=10N×0.4m=4J;
总功为：W总=FS=6.6N×1m=6.6J;
斜面的机械效率为：η=×100%=×100%≈60.6%.
木块和斜面的内能增加W额=W总-W有=6.6J-4J=2.6J.
(2)由表格可知，当其他条件相同时，斜面倾斜程度不同，斜面的机械效率也不同，故可的结论：在其他条件不变的情况下，斜面倾斜程度越陡，斜面的机械效率越高。
故答案为：(1)4J;60.6%;2.6J;(2)高.
在“探究斜面”的实验活动中，为了探究：“斜面省力与斜面倾角的关系”和“影响斜面的机械效率的因素”。某小组做了在斜面上匀速拉动同一材料物块滑动的探究实验(如图所示)，并记录实验数据如下：(θ1<θ2<θ3)
(1)根据表中数据，计算第5次实验中，总功为_______J，机械效率________。
(2)分析第2、4、5次实验的数据，总结出的结论为：在接触表面粗糙程度相同时，斜面倾角越小，越__________。
(3)分析第_________次实验的数据，可知斜面机械效率与物体的重力无关。
(4)综合分析表格中的信息，可知实际生活、生产中利用斜面工作时，提高斜面机械效率的切实可行的措施是什么?
答案：__________________________________________________答案:
(1)0.60;83 %
(2)省力
(3)2、3
(4)尽可能减少斜面的摩擦阻力
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