《2025年课时提优计划作业本九年级物理上册苏科版》

12. 小明用如图所示的装置探究斜面的机械效率,实验前他有如下猜想.
A. 斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关;
B. 斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关.
(1) 实验中,沿斜面拉动物体时,应使其做______运动.
(2) 表1是小明在探究过程中记录的两次对比实验数据.
表1

① 第2次实验中,斜面的机械效率为______%.
② 进行这两次对比实验是为了研究斜面的机械效率与______的关系.
③ 第1次实验中,木块所受的摩擦力为______N.
(3) 小明进一步研究,将长为50 cm的木板搭成倾角不同的

斜面,用弹簧测力计把重为5 N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中,额外功$W_{额外}$与斜面的水平长度L(木板在水平面上的正投影长度)的关系如表2所示.
表2
|$L/m$|0.45|0.40|0.35|0.30|
|--|--|--|--|--|
|$W_{额外}/J$|0.90|0.80|0.70|0.60|
① 由表格中信息可知:$W_{额外}$与L成______比.
② 当斜面的水平长度$L = 0.40m$时,拉力做的总功为______J.
③ 若将木板平放在水平桌面上,水平匀速拉动木板上的物块时,弹簧测力计的示数为______N.

答案：
(1)匀速直线
(2)①$80$ ②物体所受摩擦力 ③$0.6$
(3)①正 ②$2.3$ ③$2$ 解析:
(1)沿斜面拉动物体时,为使弹簧测力计的示数稳定,便于读数,应使物体做匀速直线运动.
(2)①第2次实验时斜面的机械效率$\eta =\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{总2}}\times 100\%=\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}\times 100\%=\frac{6N\times 0.12m}{0.75N\times 1.2m}\times 100\%=80\%$.②由题表1可知,物体的重力是相同的,小车与斜面间的摩擦和木块与斜面间的摩擦大小不同,故探究的是斜面的机械效率与物体所受摩擦力的关系.③第1次实验中拉力做的有用功${W}_{有用1}={G}_{1}{h}_{1}=6N\times 0.1m=0.6J$,拉力做的总功${W}_{总1}={F}_{1}{s}_{1}=1.2N\times 1m=1.2J$,则额外功${W}_{额外1}={W}_{总1}-{W}_{有用1}=1.2J-0.6J=0.6J$,木块所受的摩擦力$f=\frac{{W}_{额外1}}{{s}_{1}}=\frac{0.6J}{1m}=0.6N$.
(3)①由题表2中实验数据可知,${W}_{额外}$与$L$成正比.②当斜面的水平长度$L=0.4m$时,${W}_{额外}=0.8J$,根据勾股定理可知,斜面高度$h=0.3m$,此时有用功${W}_{有用}=Gh=5N\times 0.3m=1.5J$,总功${W}_{总}={W}_{有用}+{W}_{额外}=1.5J+0.8J=2.3J$.③当木板平放在水平桌面上,斜面的水平长度${L}^{\prime }=0.5m$,因额外功与$L$成正比,故$\frac{0.45m}{0.9J}=\frac{0.5m}{{W}_{额外}^{\prime }}$,则${W}_{额外}^{\prime }=1J$,摩擦力${f}^{\prime }=\frac{{W}_{额外}^{\prime }}{{L}^{\prime }}=\frac{1J}{0.5m}=2N$,此时物块做匀速直线运动,由平衡条件可得,弹簧测力计的示数${F}^{\prime }={f}^{\prime }=2N$.

13. 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率. 实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升.
(1) 实验中,将杠杆拉至图中虚线位置时,弹簧测力计的示数F为______N,钩码总重G为1 N,钩码上升高度h为0.1 m,弹簧测力计上升高度s为0.3 m,则杠杆的机械效率为______(百分号前保留1位小数). 请写出使用该杠杆时需做额外功的一个原因:______.
(2) 为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一名同学先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到如下表所示的两组数据.

根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关,钩码越重其机械效率越高”的结论? 答:______. 请简要说明两条理由:①______;②______.

答案：
(1)$0.5$ $66.7\%$ 克服杠杆自身的重力做功(或克服摩擦力做功)
(2)不能 实验时钩码没有挂在同一位置 仅根据一次实验所得出的结论是不可靠的 解析:
(1)由题图可知,弹簧测力计的分度值是$0.1N$,所以它的示数是$0.5N$,竖直向上匀速拉动弹簧测力计时,拉力不变,则$F$仍为$0.5N$;在实验过程中,${W}_{有用}=Gh=1N\times 0.1m=0.1J$,${W}_{总}=Fs=0.5N\times 0.3m=0.15J$,所以杠杆的机械效率$\eta =\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}\times 100\%=\frac{0.1J}{0.15J}\times 100\%\approx 66.7\%$;在本实验中,克服杠杆自重做功和克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因.
(2)根据题表中的实验数据不能得出实验结论,原因是分析机械效率的影响因素应采取控制变量法,研究提起的物重和杠杆机械效率的关系时,应保持钩码所挂的位置不变;应进行多次实验,分析多组数据,才能得出普遍性结论,仅根据一次实验数据得出的结论具有偶然性,是不可靠的.