测量斜面的机械效率

实验目的

测量斜面的机械效率，探究它与斜面倾斜程度、粗糙程度的关系。

实验原理

有用功 W有 = Gh，总功 W总 = Fs（s 为斜面长），机械效率 η = W有/W总 × 100%。由于木块与斜面间有摩擦，W总 总大于 W有，所以斜面的机械效率总小于 100%。

实验器材

• 长木板
• 木块
• 弹簧测力计
• 刻度尺
• 垫块
• 毛巾（可选）

实验步骤

1. 用弹簧测力计测出木块的重力 G。
2. 用垫块把木板一端垫高，用刻度尺测出斜面高 h 和斜面长 s。
3. 沿斜面匀速向上拉动木块，读出拉力 F。
4. 算出 W有 = Gh、W总 = Fs 和机械效率 η。
5. 改变斜面的倾斜程度，重复实验并记录数据。
6. 在斜面上铺毛巾，保持倾角不变再测一次，比较结果。

实验现象与结论

每次实验拉力做的总功都大于有用功，机械效率小于 100%。接触面粗糙程度相同时，斜面越陡，拉力越大，机械效率越高；倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低。

注意事项

• 垫块要放稳，防止斜面滑动。
• 拉力方向要与斜面平行，并保持匀速。

常见问题

斜面越陡，机械效率为什么越高？

斜面越陡，木块对斜面的压力越小，摩擦力越小，额外功占比减小，所以机械效率越高，但拉力更大。

计算总功时 s 取什么长度？

s 取木块沿斜面通过的距离，即斜面的长度，不是斜面的高度 h。