斜面省力与机械效率探究

实验目的

探究斜面的省力情况，以及斜面的机械效率与倾斜程度、粗糙程度的关系。

实验原理

不计摩擦时，使用斜面做的功等于直接提升物体做的功，即 FL = Gh，所以 F = Gh/L，斜面越长越平缓，拉力越小。实际有摩擦，要克服摩擦额外做功，机械效率 η = W有/W总 = Gh/(FL) × 100%，总小于 100%。

实验器材

• 可调倾角的木板（斜面）
• 木块或小车
• 弹簧测力计
• 刻度尺
• 垫块（用于改变斜面高度）
• 毛巾或棉布（用于改变粗糙程度）

实验步骤

1. 用弹簧测力计测出物体的重力 G。
2. 把木板搭成斜面，用刻度尺量出斜面长 L 和高 h。
3. 沿斜面匀速拉动物体，读出拉力 F。
4. 改变斜面的倾斜程度，重复测量 F、L、h。
5. 在斜面上铺毛巾增大粗糙程度，再测一次。
6. 计算 W有 = Gh、W总 = FL 和机械效率 η。

实验现象与结论

斜面越平缓，沿斜面所需拉力越小，但拉动的距离越长，使用任何机械都不能省功。同一斜面越陡，机械效率越高；斜面越粗糙，机械效率越低。机械效率总小于 1。

注意事项

• 拉动时保持测力计与斜面平行并匀速
• 木板要垫稳，防止物体滑落砸脚

常见问题

斜面为什么省力却不省功？

斜面越长拉力越小，但移动距离越大，拉力做的功 FL 不会小于直接提升做的功 Gh，所以省力必费距离，不省功。

斜面的机械效率怎么算？

η = W有/W总 × 100% = Gh/(FL) × 100%，G 为物重，h 为斜面高，F 为拉力，L 为斜面长。