《2025年暑假Happy假日八年级理综》

11. 明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照省力(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是A(选填“A”“B”或“C”)点。设大轮与小轮的半径比为$3:1$,水桶受到的总重力为90N,若要使辘轳静止在图乙所示位置,则作用在C点最小的力应为30N。(不计井绳的粗细和自重)

答案： 省力；$A$；$30$

12. 小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”实验中,提出了以下猜想:
A. 同一个斜面,所推的物体越重,机械效率越高;
B. 斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
为了验证猜想,小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究,记录数据如下表:
|实验次数|斜面倾角|物重$G_{物}/N$|拉力$F/N$|斜面高度$h/m$|斜面长$s/m$|有用功$W_{有用}/J$|总功$W_{总}/J$|斜面机械效率$\eta$|
|----|----|----|----|----|----|----|----|----|
|1|$30^{\circ}$|3|2.5|0.6|1.2|1.8|3|60%|
|2|$30^{\circ}$|5|3.8|0.6|1.2|3|4.56| |
|3|$42^{\circ}$|3|2.8|0.8|1.2|2.4|3.36|71%|
(1)在实验过程中,应沿斜面向上匀速拉动木块。
(2)第2次实验中斜面的机械效率$\eta=$66%(结果保留整数)。
(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想A(填字母序号);细心的小明发现第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功,你认为可能的原因是物体越重，对斜面的压力越大，摩擦力越大;第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是1N。
(4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程:对比实验1和3，物重都是3N，斜面倾角不同，实验1中斜面倾角为30°，机械效率为60%，实验3中斜面倾角为42°，机械效率为71%;初步得出的结论是在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。

答案： 【解析】：
(1)在实验过程中，应沿斜面向上匀速拉动木块，这样木块处于平衡状态，拉力大小才等于弹簧测力计的示数。
(2)根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}\times100\%$，第2次实验中$W_{有用}=3J$，$W_{总}=4.56J$，则$\eta=\frac{3J}{4.56J}\times100\%\approx66\%$。
(3)对比实验1、2的数据，斜面倾角相同，物体重力不同，是探究同一个斜面，所推的物体越重，机械效率的变化情况，所以可以用来验证猜想A；第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功，可能的原因是物体越重，对斜面的压力越大，摩擦力越大，克服摩擦力做的额外功就越多；第1次实验中，总功$W_{总}=Fs = 2.5N\times1.2m = 3J$，有用功$W_{有用}=1.8J$，根据$W_{额}=W_{总}-W_{有用}$可得额外功$W_{额}=3J - 1.8J = 1.2J$，又因为$W_{额}=fs$，所以摩擦力$f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{1.2J}{1.2m}=1N$。
(4)验证猜想B，即探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，需要控制物重相同，改变斜面倾角，对比实验1和3，物重都是$3N$，斜面倾角不同，实验1中斜面倾角为$30^{\circ}$，机械效率为$60\%$，实验3中斜面倾角为$42^{\circ}$，机械效率为$71\%$，可以看出斜面倾角越大，机械效率越高，初步得出的结论是在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。
【答案】：
(1)匀速
(2)66%
(3)A；物体越重，对斜面的压力越大，摩擦力越大；1
(4)对比实验1和3，物重相同，斜面倾角不同，实验1中斜面倾角为$30^{\circ}$，机械效率为$60\%$，实验3中斜面倾角为$42^{\circ}$，机械效率为$71\%$；在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高