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第十一講
機(jī)械效率和機(jī)械能
考點(diǎn)一 機(jī)械效率
名稱 總功 額外功 有用功
定義 　 拉力(或動力)所做的功，物理學(xué)中叫總功 　 對我們沒有利用的價值但又不得不做的功 　有利用價值的功叫有用功
公式
1．有用功、額外功和總功
(1)定義：有用功和總功的________。

(2)公式：η＝_____________________。
(3)機(jī)械效率是一個比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。由于使用機(jī)械時總會做一些額外功，因此，機(jī)械效率總________(選填“大于”或“小于”)1。
　2.機(jī)械效率
比值　
小于


溫馨提示：
幾個常用的機(jī)械效率公式：
通用公式：；
滑輪組平移物體：；
滑輪組提升物體：
(若不計(jì)繩重和摩擦，只考慮滑輪重時，最終可表示為：
)。
(常州中考) 用如圖所示的滑輪組提升300N重物，在繩子自由端施加的拉力為125N，4s內(nèi)重物勻速上升2m，不計(jì)繩重和輪、軸間摩擦。則( )
A.繩子自由端移動的距離為4m
B.動滑輪重50N
C.拉力做功的功率為150W
D.此過程滑輪組的機(jī)械效率為80%
D
【分析】
（1）滑輪組的結(jié)構(gòu)可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，則
（2）已知物體的質(zhì)量，根據(jù)公式可求物體的重力；已知物體的重力和拉力，不計(jì)繩重和摩擦，利用求動滑輪的重；
（3）根據(jù)求出有用功和總功，根據(jù)求出拉力的功率；
（4）由求出有用功，根據(jù)求出滑輪組的機(jī)械效率。
【解析】
A.由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，
則繩子自由端移動的距離為，故A錯誤；
B.因不計(jì)繩重和摩擦，所以(G物+G動），
即：125N=(300N+G動），所以動滑輪重：G動=75N，故B錯誤；
C.拉力做的功：，
拉力的功率：，故C錯誤；
D.利用滑輪組所做的有用功：，
滑輪組的機(jī)械效率：，故D正確；
故選：D。

本題考查了使用滑輪組拉力的綜合計(jì)算，根據(jù)題圖確定n的大小（直接從動滑輪上引出的繩子股數(shù)）是解答本題的突破口；知道在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，拉力和物重的關(guān)系) 是解答本題的關(guān)鍵。
解題小竅門
實(shí)驗(yàn)一 測量滑輪組的機(jī)械效率
1.實(shí)驗(yàn)器材：
刻度尺、鉤碼、彈簧測力計(jì)、鐵架臺、一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組、兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組、長約2 m的細(xì)繩。
2.實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)鉤碼的重力由彈簧測力計(jì)測出。
(2)勻速豎直拉動彈簧測力計(jì)使鉤碼G 升高。注意“勻速豎直拉動”。測拉力時，拉力F 的大小由彈簧測力計(jì)上的示數(shù)讀出。
(3)鉤碼上升的高度(h)可用豎直放置在鉤碼旁的刻度尺讀出。
(4)細(xì)繩自由端通過的距離(s)的測定：可事先在細(xì)繩始端作一記號A，記錄物體在初始位置時A點(diǎn)對應(yīng)刻度尺的讀數(shù)s1，當(dāng)物體被提升到某位置時，記錄此時A點(diǎn)對應(yīng)刻度尺的讀數(shù)s2，兩刻度之間的距離s=s2-s1，即為細(xì)繩自由端通過的距離s.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有滑輪越重，個數(shù)越多，則額外功相對就多；提升重物越重，做的有用功相對就多，機(jī)械效率就越高；若各種摩擦越大，做的額外功就多，機(jī)械效率就越低。
（泰安中考） 圖甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測力計(jì)豎直向上拉動繩子自由端，將重為4.5N的物體從A位置提升到A′位置，同時彈簧測力計(jì)從圖中的B位置上升到B′位置，在這個過程中，彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)他們做的實(shí)驗(yàn)完成下列問題：
（1）物體提升的高度是_____cm，拉力是____N，該滑輪組的機(jī)械效率η=_____；
（2）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個動滑輪，改為圖丙所示的裝置，提升同一物體，則滑輪組的機(jī)械效率________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

　5.0　
　2　
　75%
　變小　
【分析】
（1）讀出BB'之間的距離，根據(jù)滑輪組的特點(diǎn)求出物體上升的高度；根據(jù)測力計(jì)的分度值讀出測力計(jì)示數(shù)；知道物體重力和物體升高的距離，求出繩子自由端移動的距離，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)；根據(jù) 求出機(jī)械效率。
（2）根據(jù)額外功的變化判定機(jī)械效率的變化。
【解析】
（1）測力計(jì)B位置勻速提升到B'位置，測力計(jì)上升的高度為：；由圖可知，有3段繩子拉著動滑輪，則物體上的高度為：；
由圖可知，測力計(jì)的示數(shù)為2N；
該動滑輪的機(jī)械效率：；
（3）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個動滑輪，此時有用功不變，克服動滑輪重力所做的額外功變大，故機(jī)械效率變小。
【點(diǎn)評】學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，只知道要豎直向上勻速拉動繩子，但是不知道為什么這樣做，其目的是：保證拉力大小不變，繩子自由端移動距離是物體升高距離的n倍（n是指承擔(dān)物體和動滑輪總重的繩子的段數(shù)）。
考點(diǎn)二 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
1.能量：一物體能夠?qū)ν鈅________，我們就說這個物體具有________，簡稱能。能的單位是___________。
2.動能與勢能：
做功
能量
焦耳
名稱 動能 勢能
重力勢能 彈性勢能
定義 　物體由于________而具有的能 　物體由于位于______而具有的能 　物體由于發(fā)生______形變而具有的能
影響因素 　大小與物體的_____和物體運(yùn)動______有關(guān) 　大小與物體的_______和被舉高的________有關(guān) 　大小與物體的________________有關(guān)
聯(lián)系 　動能和勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
彈性形變程度
運(yùn)動　
高處　
彈性　
質(zhì)量　
速度　
質(zhì)量
高度　
3.機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化：
（1）機(jī)械能：____________、____________和__________統(tǒng)稱為機(jī)械能。
（2）機(jī)械能守恒定律：如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的___________保持不變，即機(jī)械能是守恒的。
（3）水流動時具有的機(jī)械能稱為_______,風(fēng)具有的機(jī)械能稱為_____。
動能
重力勢能
彈性勢能
總和
水能
風(fēng)能


注意
物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，如果存在阻力，物體的機(jī)械能不斷減小。也就是說，機(jī)械能的守恒是有條件的。
實(shí)驗(yàn)二 探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)
1.實(shí)驗(yàn)器材：斜面、小車、木塊、刻度尺。
2.實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)將質(zhì)量不同、大小相同的小車從斜面同一高度釋放，小車沿斜面下滑至水平面繼續(xù)運(yùn)動，碰撞靜止木塊，分別記錄木塊被撞擊后移動的距離。
(2)將同一小車從斜面不同高度釋放，小車沿斜面下滑至水平面繼續(xù)運(yùn)動，碰撞靜止木塊,分別記錄木塊被撞擊后移動的距離。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
動能大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。質(zhì)量相同時，速度越大，動能越大；速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大。
(宜昌中考) 2018年4月2日，我國的天宮一號目標(biāo)飛行器返回大氣層，絕大部分部件在下落過程中燒蝕銷毀。飛行器進(jìn)入大氣層后，在發(fā)生燒蝕前的墜落過程中，關(guān)于飛行器的說法錯誤的是(　　)
A. 動能增大??? B. 重力勢能減小
C. 機(jī)械能保持不變??? D. 機(jī)械能減小

C
【解析】
飛行器進(jìn)入大氣層后，在發(fā)生燒蝕前的墜落過程中，高度減小，重力勢能減小，速度變大，動能變大，由于存在摩擦，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故機(jī)械能減小，故C是錯誤的。故選C。


影響動能的因素是物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動的速度；影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度。根據(jù)動能、重力勢能影響因素的情況得出動能和重力勢能的大小情況。
（1）判斷能量變化的規(guī)律時：減小的能量轉(zhuǎn)化為增大的能量得出答案；
（2）如果只有機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能守恒；如果有機(jī)械能和其它形式的能之間的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能不守恒。
解題小竅門
(南京中考) 在粗糙程度相同的水平面上，手推木塊向右壓縮輕質(zhì)彈簧至圖甲所示位置；松手后，木塊最終靜止在圖乙所示位置。下列說法中正確的是（　　）




A．彈簧恢復(fù)原狀過程中，彈簧的彈性勢能增大
B．木塊離開彈簧后最終會停下，說明物體的運(yùn)動需要力來維持
C．木塊離開彈簧后減速運(yùn)動過程中，水平面對木塊的阻力不變
D．圖乙中，木塊受到的重力和木塊對水平面的壓力是一對平衡力
C
【分析】
（1）同一根彈簧，在彈性限度內(nèi)，彈簧形變越大，產(chǎn)生的彈力越大，彈簧的彈性勢能越大；
（2）力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。
（3）木塊與地面之間的摩擦力屬于滑動摩擦力，影響滑動摩擦力大小的因素是壓力和接觸面的粗糙程度，通過分析壓力和接觸面的粗糙程度是否變化、怎樣變化，來分析摩擦力的變化。
（4）平衡力大小相等、方向相反、在同一直線上、在同一物體上。
【解析】
A.彈簧恢復(fù)原狀過程中，彈簧的形變逐漸減小，則彈簧的彈性勢能逐漸變小，故A錯誤；
B.木塊最終停下來，是因?yàn)槟Σ亮Ω淖兞四緣K的運(yùn)動狀態(tài)，說明力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，而不是物體的運(yùn)動需要力來維持，故B錯誤；
C.木塊離開彈簧后，木塊對水平地面的壓力和接觸面的粗糙程度沒有變，則木塊受到的摩擦力（阻力）不變的；故C正確；
D.圖乙中，木塊受到的重力和木塊對水平面的壓力，二力的方向相同且作用在不同的物體上，所以不是一對平衡力，故D錯誤。

【點(diǎn)評】
此題考查的知識點(diǎn)有：彈性勢能、摩擦力的大小、力與運(yùn)動的關(guān)系、平衡力等，是一道學(xué)科綜合題，對綜合分析能力有較強(qiáng)的要求，應(yīng)加以重視。
（1）小球滾下斜面的過程中，它的 能轉(zhuǎn)化為動能，其動能大小是通過木塊移動的距離來反映的。
（2）分析比較 兩次實(shí)驗(yàn)，可探究出的結(jié)論是：質(zhì)量相同的物體，速度越大，動能越大。
（3）甲實(shí)驗(yàn)中若木塊的重力為1N，水平移動的距離是30cm，則重力對木塊做功 J。
（4）如果水平面光滑，則 （選填“能”或“不能”）完成本實(shí)驗(yàn)。
　重力勢　
　甲乙　
　0
（綏化中考）如圖，某實(shí)驗(yàn)小組在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，讓小球從同一斜面某處由靜止釋放，撞擊同一水平面上的同一木塊，木塊移動一段距離后停止。
　不能

【分析】（1）動能的大小與物體的質(zhì)量、速度有關(guān)；重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、高度有關(guān)；觀察木塊被撞擊后移動的距離來判斷小球動能的大小，用到了轉(zhuǎn)換法；（2）影響物體動能大小的因素有質(zhì)量和速度，找出相同的量和變化的量，分析得出動能大小與變化量的關(guān)系；（3）做功的兩個必要因素：一是力，二是在力的方向上通過的距離；二者缺一不可；（4）如果水平面絕對光滑，木塊被撞擊后將做勻速直線運(yùn)動。
【解析】（1）小鋼球從斜面滾下過程中，質(zhì)量不變，高度減小，故重力勢能減小，同時速度變大，動能增加，所以是將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程；其動能大小是通過小木塊移動的距離大小來反映的；（2）分析比較甲和乙兩組實(shí)驗(yàn)可得，物體的質(zhì)量相同，而下滑的高度不同，甲圖中下滑的高度大，運(yùn)動到水平時速度大，推動木塊滑行的距離大，故物體質(zhì)量相同時，速度越大，動能越大；（3）木塊水平移動，在重力的方向上沒有移動距離，重力不做功，重力對木塊做功0J；（4）如果水平面是光滑的，沒有阻力作用，木塊被撞擊后將做勻速直線運(yùn)動，不能通過被撞擊的距離來比較動能大小。

此類實(shí)驗(yàn)題目是考查對控制變量法和轉(zhuǎn)換法的掌握情況以及如何正確地對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納出正確的結(jié)論。影響動能大小的因素是物體的質(zhì)量和運(yùn)動速度的大小；明確影響動能大小的因素，知道自由滾下的物體到達(dá)水平面的速度取決于物體的高度，與物體的質(zhì)量無關(guān)。
解題小竅門
謝謝觀看！



測定滑輪組的機(jī)械效率
例 某實(shí)驗(yàn)小組在測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。


（1）通過分析表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)1是用 圖做的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2是用 圖做的實(shí)驗(yàn)，并請將表中空白處填上恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)；
（2）通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率 ；
（3）比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得正確結(jié)論：使用同一滑輪組提升不同的重物，重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越 。
分析：在測定滑輪組機(jī)械效率的這個實(shí)驗(yàn)中，我們往往用滑輪組來提升鉤碼，來測定滑輪組的機(jī)械效率，滑輪組的裝配往往不同，從而來比較不同滑輪組的機(jī)械效率和同一種滑輪組的不同使用情況下的機(jī)械效率。根據(jù)滑輪組的繞法與省力及費(fèi)距離之間的關(guān)系，知對于甲圖S=3h，乙圖S=5h，根據(jù)這個知識來確定是哪一個滑輪組。并且由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較我們可以看出在提升的重物相同的情況下，動滑輪越多越重，其機(jī)械效率越小。同一個滑輪組提升的重物不同，其機(jī)械效率也不同，提升的重物越重，機(jī)械效率越大。
答案：（1）甲　乙　　（2）越小　　　（3）大
說明：這類實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)機(jī)械效率的一個特別重要的一個實(shí)驗(yàn)，也是中考的熱點(diǎn)，我們要解決的問題是：弄清滑輪組的省力，與費(fèi)距離之間的關(guān)系，省力的一定費(fèi)距離，由于存在著機(jī)械效率的問題，其中，G應(yīng)該包括物重、滑輪重和繩子重，而做這個實(shí)驗(yàn)時，我們往往不去測量繩子重和滑輪重，而只測重物的重力，所以這時的就不好算了，但是繩子移動距離之間的關(guān)系卻沒有改變。從這個知識可以判斷滑輪組的安裝情況。并且通過計(jì)算我們還可以得出一個結(jié)論即：，這里的G就是被提升的物體的重力。
跟蹤練習(xí)
1．在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一滑輪組做實(shí)驗(yàn)，測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

（1）滑輪組至少由 個滑輪組成，表中的η1= ；
（2）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果分析可以看出：用同一個滑輪組， ，滑輪組機(jī)械效率就越高；
（3）若不計(jì)摩擦力，上述實(shí)驗(yàn)中鉤碼提升高度相同，則額外功W1 W2（填＞、＜或=）。
2．如圖所示為測量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置，鉤碼總重6N。
（1）實(shí)驗(yàn)時要豎直向上 拉動彈簧測力計(jì)，由圖可知拉力大小為 N，若鉤碼上升的高度為8cm，則彈簧測力計(jì)向上移動 cm，該滑輪組的機(jī)械效率為 ；
（2）若僅增加鉤碼的個數(shù)，該滑輪組機(jī)械效率將 。（選填：“增大”、“減小”或“不變”）

答案：
1．（1）4　　80%　　（2）提升的重物越重 （3）<
2．（1）勻速　2.4　　24　　83.3% （2）增大










巧用日光燈支架做機(jī)械能轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
　　人教課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書九年級物理第十五章第四節(jié)《動能和勢能》，第五節(jié)《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》，課本上安排了多個實(shí)驗(yàn)。我所在的學(xué)校沒有合適的實(shí)驗(yàn)器材，我就利用學(xué)校退下來的廢舊日光燈的支架，制作了一個簡易的實(shí)驗(yàn)裝置，此裝置雖然簡單，但可完成多個相關(guān)實(shí)驗(yàn)，且材料好找、制作方便，可大量制作，便于讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，提高課堂教學(xué)效果。
　　材料：廢普通日光燈支架內(nèi)側(cè)部分（反光蓋，長120㎝，取下日光燈管，便可拆掉反光蓋，如圖所示）、彈簧（長10㎝左右）。

　　制作：
　　1．分別在反光蓋的15cm處，55cm處，115cm做記號；
　　2．用鋸條在反光蓋的各確定位置處兩側(cè)各鋸一條縫（便于彎折）；
　　3．根據(jù)彈簧的直經(jīng)在最后5cm的適當(dāng)位置打一小孔（用于固定彈簧，孔的大小依彈簧而定）；
　　4．最后把它彎制成如圖所示形狀，固定好彈簧即可。

　　能夠完成的實(shí)驗(yàn)：
　　1．探究：動能的大小與什么因素有關(guān)？
　　在上述裝置上，再添加質(zhì)量不相等的兩個鐵球、一個木塊即可。實(shí)驗(yàn)過程如下：首先讓同一鐵球分別從斜面的不同位置滾下，撞擊放在平面上的木塊，觀察木塊被撞的距離，撞的越遠(yuǎn)說明動能越大，從而得出質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它的動能越大；然后分別讓質(zhì)量不等的兩個鐵球，從斜面的同一位置滾下，撞擊放在平面上的木塊觀察木塊被撞的距離，撞的越遠(yuǎn)說明動能越大，從而得出運(yùn)動速度相同的物體質(zhì)量越大，它的動能就越大；最后綜合分析前兩組實(shí)驗(yàn)，得出最終的結(jié)論。
　　2．動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化
　　此實(shí)驗(yàn)只需添加一個鐵球。實(shí)驗(yàn)過程如下：讓鐵球從斜面的某一位置滾下，在下落過程中，鐵球的重力勢能轉(zhuǎn)化為它的動能，鐵球在平面上運(yùn)動撞擊彈簧，使彈簧發(fā)生彈性形變，鐵球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能；彈簧恢復(fù)原狀，鐵球被彈回，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為鐵球的動能；鐵球繼續(xù)運(yùn)動，沖上斜面，鐵球的動能轉(zhuǎn)化為它的重力勢能。這樣就把動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化，動能與彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化分析清楚了。
　　說明：讓斜面和平面的長度相差不多，主要是在做動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)時，鐵球返回時，能沖上斜面；實(shí)驗(yàn)時選取的球直徑要大于彈簧的內(nèi)徑，以防球被彈簧卡住，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。










探究斜面的機(jī)械效率
提出問題：小明通過實(shí)驗(yàn)探究了使用滑輪不能省功，并測定了滑輪組的機(jī)械效率。他想斜面也是一種機(jī)械，那么使用斜面能否省功，若不能省功斜面的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)？它的省力情況與機(jī)械效率又有什么關(guān)系呢？我們該如何測量并探究斜面的機(jī)械效率呢？
猜想與假設(shè)：
1．使用斜面不能省功。
2．斜面的機(jī)械效率跟它的傾斜程度有關(guān)。斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高。
3．斜面的機(jī)械效率與斜面粗糙程度有關(guān)，斜面越粗糙，機(jī)械效率越高。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：
要證明同學(xué)們的猜想是否正確，最好的辦法就是做實(shí)驗(yàn)，但是在做實(shí)驗(yàn)之前，我們必須先設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案。討論完成以下問題：
（1）當(dāng)一個物理量與幾個因素有關(guān)時，我們用 方法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（2）探究斜面的機(jī)械效率，需要測量哪些物理量： 。
（3）我們需要哪些測量儀器： 。
（4）斜面的機(jī)械效率表達(dá)式： 。
（5）你準(zhǔn)備怎樣測量拉力的大小 。
實(shí)驗(yàn)器材：一塊長木板、小車、彈簧測力計(jì)、刻度尺、幾塊高度不相等的木塊、毛巾、玻璃、細(xì)繩。
實(shí)驗(yàn)過程：
1．用彈簧測力計(jì)測得小車的重力G。
2．用長木板和木塊裝置成如圖所示的斜面，把小車通過細(xì)繩與彈簧測力計(jì)連接，沿斜面拉動彈簧測力計(jì)，把小車勻速拉上斜面。
3．分別從彈簧測力計(jì)上讀出拉力F，并用刻度尺測出小車移動的距離S和升高的高度h。
4．保持斜面的長度不變，換用不同高度的木塊，逐漸增加斜面的高度，做3次實(shí)驗(yàn)。分別將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中。
5．保持斜面的高度不變，換用不同的材料鋪在木板上，改變斜面的粗糙程度，做3次實(shí)驗(yàn)。分別將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格
表格一
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 斜面坡度 斜面材料 斜面高/m 小車重/N 有用功/J 斜面長度 /m 拉力/N 總功/J 機(jī)械效率
1 較緩 木板
2 較陡 木板
3 最陡 木板
表格二
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 斜面坡度 斜面材料 斜面高 /m 小車重 /N 有用功 /J 斜面長度 /m 拉力/N 總功/J 機(jī)械效率
1 較陡 毛巾
2 較陡 木板
3 較陡 玻璃
3．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：下面就開始實(shí)驗(yàn)吧。同學(xué)們邊做實(shí)驗(yàn)邊記錄數(shù)據(jù)。
分析與論證：
對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行分析：
1．實(shí)驗(yàn)表明，使用斜面______省功（選填“能”或“不能”）。
2．在使用光滑程度一樣的斜面，斜面越陡，越________（選填“省力”或“費(fèi)力”），斜面的機(jī)械效率越______（選填“高”或“低”）。
3．在使用傾斜程度一樣的斜面，斜面越粗糙，越________（選填“省力”或“費(fèi)力”），斜面的機(jī)械效率越______（選填“高”或“低”）。
交流與討論：
1．實(shí)驗(yàn)中還有哪些不足？是否存在以下問題：測量拉力的時候，不能保證勻速拉動物體，而且彈簧測力計(jì)不是固定的，而是運(yùn)動的，不便于讀數(shù)，拉力的測量誤差比較大。斜面長度和斜面高度的測量也存在一些誤差。所以我們在測量的時候，都要非常的細(xì)心，這樣才能提高實(shí)驗(yàn)的成功率。
2．小明一組的同學(xué)在完成上面的實(shí)驗(yàn)探究之后，小明又產(chǎn)生了一個猜想：“斜面的機(jī)械效率還可能與在斜面上被提升的物體重有關(guān)”，于是他們選用了體積相同長方體的木塊、鐵塊和一個斜面，類似上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納了結(jié)論。請你對小明一組的同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行評價。
參考答案：
他們選用了體積相同長方體的木塊、鐵塊和一個斜面器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)雖然改變了被提升的物體重，但是由于木塊和斜面的摩擦與鐵塊和斜面的摩擦是不相等的，沒有控制摩擦這個物理量相等，因此說實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論是不可信的。










研究動能常用的物理研究方法
在研究和解決問題的過程中，不僅需要相應(yīng)的知識，還要注意運(yùn)用科學(xué)方法。現(xiàn)結(jié)合研究動能的實(shí)驗(yàn)談?wù)効刂谱兞糠ê娃D(zhuǎn)換法的應(yīng)用。
例題：（2011年泰州）小明猜想：動能的大小可能與物體的質(zhì)量與物體的速度有關(guān)。因此。他設(shè)計(jì)了如下兩種實(shí)驗(yàn)方案：
A．讓同一輛小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑。與放在水平面上的木塊相碰，比較木塊在水平面上移動的距離（如圖甲所示)
B．讓不同質(zhì)量的小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，與放在水平面上的木塊相碰。比較木塊在水平面上移動的距離（如圖乙所示）。

上述兩種實(shí)驗(yàn)方案中：
（1）A方案是為了探究動能大小與 關(guān)系，若木塊被撞后移動的距離越遠(yuǎn)。說明小車對木塊的推力 越多，小車撞擊木塊時的動能 。
（2）小明想用B方案探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系。該方案是否合理？ 。理由是 。
解析：要研究動能的大小與哪些因素有關(guān)，首先就要知道怎樣“看出”動能的大小。物體具有動能的大小是無法直接“看出”的。怎么辦呢？我們想到物體具有的能量越多，它能對外做的功也越多，把物體具有能量的大小轉(zhuǎn)換為它能夠?qū)ν庾龉Φ拇笮》磻?yīng)出來。這就用到了轉(zhuǎn)換法。
怎樣研究物體具有動能的大小與物體的質(zhì)量和速度的關(guān)系？要研究動能跟質(zhì)量的關(guān)系，就要改變質(zhì)量，同時控制速度不變；要研究動能跟速度的關(guān)系，就要改變速度，同時控制質(zhì)量不變。以上兩個關(guān)系研究好了，動能與質(zhì)量、速度的關(guān)系也就出來了。這里就應(yīng)用了控制變量法。
（1）讓同一輛小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，目的是讓小車進(jìn)入水平面時有不同的速度，高度越高，速度越大。所以A方案是為了探究動能大小與物體速度的關(guān)系。小車撞擊木塊，就給木塊一個作用力，木塊在這個力的作用下移動一段距離，小車就對木塊做了功，這表明小車具有能。木塊被撞后移動的距離越遠(yuǎn)，說明小車對木塊的推力做的功越多，也就表明小車撞擊木塊時的動能越大。
（2）讓不同質(zhì)量的小車分別從同一斜面的不同高度由靜止開始下滑，這樣小車的質(zhì)量不同，進(jìn)入水平面時的速度也不同，有兩個變量，不符合控制變量法，沒法進(jìn)行研究。
答案：（1）速度 做功 越大；（2）不合理 沒有控制小車進(jìn)入水平面時的速度相同（或沒有控制變量）
鏈接：物理學(xué)中對于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念、規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。特別是對那些抽象的難以理解的物理知識，這種方法很有效。生活中你也用到過轉(zhuǎn)換法，只是未注意罷了。空氣是看不見摸不著的，但我們可以根據(jù)空氣流動（風(fēng)）所產(chǎn)生的作用來認(rèn)識它。如紅旗飄動，樹葉搖晃等。
當(dāng)要研究的一個物理量與另外幾個物理量都有關(guān)系時，為簡化和方便，先研究與其中一個量的關(guān)系，而要控制其余幾個量不變。這種研究問題的方法叫控制變量法。若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關(guān)，則應(yīng)只使該因素不同，而其他因素均應(yīng)相同。控制變量法是中學(xué)物理中最常用的方法。
試一試：
題目（2011揚(yáng)州）下圖是探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的裝置．讓同一小車從斜面上不同的高度由靜止開始運(yùn)動，碰到同一位置的相同木塊上，目的是探究小車動能的大小與 的關(guān)系；若小車推動木塊移動的距離越大，說明小車對木塊 越多，從而判斷小車的動能越 （大／小）；若水平面絕對光滑，本實(shí)驗(yàn)將 （能／不能）達(dá)到探究目的。

參考答案：速度 做功 大 不能

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