《专题33 斜面及斜面机械效率的计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题33 斜面及斜面机械效率的计算（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题33斜面及斜面机械效率的计算考点透视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分一6分左右。津点拨与一、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
2、为a推力F所做的功W=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 FGh功W=Gh,根据机械功的原理（使用任何机械都不省功），得FL=Gh，所以F = G sinx，GL由于Lh，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F、F,各个过程拉力做功为W、W,则它们的大小关系正B CB C确的是（）A. WW, FVFB C B CB. W =W , F VFB C B CD. W =W , F =FB C B CC. W W , F =
3、FB C B C【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W=W,斜面BA的倾斜角度小于斜面CA的倾斜角度，B C所以s s，由W=Fs可知所以物体沿BA运动时拉力较小，即FVF,故选B。AB ACB C【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，ACBC，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FF2
4、,功率分别为Pp2,推力做功为叫2,在不考【答案】W （均选填“”“”或“=”）。-2【解析】由题意可知，ACBC,斜面AC倾斜角度小于BC,所以物体沿AC运动时拉力较小，即FF ；不计摩擦，使用光滑的斜面没有额外功，拉力在两斜面上做功相同，等于克服物 1 2W体重力所做的功，即W=W ；拉力做功相同，所用时间相同，根据P = W可知，拉力做功的12t功率相同，即p=p。1 2二、斜面的机械效率的计算:斜面装置fTh.1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 =Gh有用总功拉力所做的功W ,=FL 或 W . =Gh+fL 总总额外功克服摩擦力做的功W =W -W 或 W =fL
5、 额外总有用额外机械效率用用功与总功的比值耳=xlOO% 或耳=x 100%FLGh + fL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No【答案】62.5%0.75。【解析】在此过程中，拉力做的总功为W =Fs=2NX4m=8J,对物体做的有用功为W =Gh=5N总有用X 1m=5J,则斜面的机械效率为耳二00% = 8J = 62.5%总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f =巴额外匚=0.75N额外 总 有用s4m【点拨】斜面的机械效率有两
6、种表达方式：耳=骞x100%或為x100%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W W -Wf = 额=总 有用L L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】 3X 1037 5 % 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有用X1.5m=3X103j；总功等于推力做的功，因此W =Fs=1
7、000NX4m=4X103j,所以，机械效率 总W为耳=有 x 100% =总册x100%=75%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Gh2、实验原理：耳=X100%FL3、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
8、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
9、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。
10、次数斜面弹簧测力计示数F/N斜面长度L/m省力大小AF/N(AF=F - F)0机械效率n%1甲17.40.30?92.02乙18.20.301.887.93丙14.00.406.0?根据表中数据回答下列问题:（1） 斜面甲省力大小甲=N；甲（2）斜面丙的机械效率n =；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
11、面粗糙程度都有关甲乙冈【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AF =F-F =20N-17.4N=2.6N；甲 0 甲（2）提升物体所做的有用功W =F h=20NX0.24m=4.8J；沿斜面丙拉动物体所做的总功W卄有用 0总W4 8J=F L =14NX0.4m=5.6J,该斜面的机械效率H 二話00%=00% 85.7%丙丙W5.6J总（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
12、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W要来自克服摩擦做功，所以f =额外。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
13、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123456斜面倾角00000 (0 0)1 10 (0 0 )2 2 1斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物块重G/N2.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.351.522.704.051.521.70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
14、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
