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3 为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如表所示。
请你根据表中的数据解答下列问题。
(1)实验中，要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做
(2)第2次实验，斜面的机械效率为
(3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是：
| 序号 | 1 | 2 | 3 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 斜面倾斜程度 | 较缓 | 较陡 | 最陡 |
| 木块重力 $ G/\mathrm{N} $ | 3 | 3 | 3 |
| 斜面高度 $ h/\mathrm{m} $ | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
| 沿斜面拉力 $ F/\mathrm{N} $ | 1.6 | 1.8 | 2.0 |
| 斜面长度 $ s/\mathrm{m} $ | 1 | 1 | 1 |
| 机械效率 | 37.5% | | 60% |
请你根据表中的数据解答下列问题。
(1)实验中，要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做
匀速直线
运动，该过程中木块的机械能变大
（填“变大”“不变”或“变小”）。(2)第2次实验，斜面的机械效率为
50%
，斜面对木块的摩擦力为0.9
N。(3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是：
当接触面粗糙程度一定时,斜面越陡,其机械效率越高
。| 序号 | 1 | 2 | 3 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 斜面倾斜程度 | 较缓 | 较陡 | 最陡 |
| 木块重力 $ G/\mathrm{N} $ | 3 | 3 | 3 |
| 斜面高度 $ h/\mathrm{m} $ | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
| 沿斜面拉力 $ F/\mathrm{N} $ | 1.6 | 1.8 | 2.0 |
| 斜面长度 $ s/\mathrm{m} $ | 1 | 1 | 1 |
| 机械效率 | 37.5% | | 60% |
答案
(1)匀速直线 变大
(2)50% 0.9
(3)当接触面粗糙程度一定时,斜面越陡,其机械效率越高
(2)50% 0.9
(3)当接触面粗糙程度一定时,斜面越陡,其机械效率越高
解析
【分析】
要解决这道实验题，需分步骤拆解问题：
1. 第一问：实验中拉木块做匀速直线运动，是因为匀速运动时木块受力平衡，能保证拉力测量准确；机械能含动能和重力势能，匀速时动能不变，木块沿斜面上升高度增加，重力势能变大，因此机械能变大。
2. 第二问：机械效率用有用功与总功的比值计算，有用功是克服重力做功（Gh），总功是拉力做功（Fs）；额外功是克服摩擦力做功，通过总功减有用功得到额外功，再结合额外功公式（fs）计算摩擦力。
3. 第三问：对比三次实验的斜面倾斜程度和对应机械效率，控制接触面粗糙程度不变，总结倾斜程度与机械效率的关系。
【解析】
(1) 实验中需拉木块做匀速直线运动，此时木块处于平衡状态，受力稳定，便于测量拉力；木块匀速运动，动能不变，沿斜面向上运动高度增大，重力势能增大，因此机械能变大。
(2) 第2次实验：
有用功 $ W_{\mathrm{有}} = Gh = 3\,\mathrm{N} × 0.3\,\mathrm{m} = 0.9\,\mathrm{J} $，
总功 $ W_{\mathrm{总}} = Fs = 1.8\,\mathrm{N} × 1\,\mathrm{m} = 1.8\,\mathrm{J} $，
机械效率 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{0.9\,\mathrm{J}}{1.8\,\mathrm{J}} × 100\% = 50\% $；
额外功 $ W_{\mathrm{额}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有}} = 1.8\,\mathrm{J} - 0.9\,\mathrm{J} = 0.9\,\mathrm{J} $，
额外功是克服摩擦力做功，由 $ W_{\mathrm{额}} = fs $ 得摩擦力 $ f = \frac{W_{\mathrm{额}}}{s} = \frac{0.9\,\mathrm{J}}{1\,\mathrm{m}} = 0.9\,\mathrm{N} $。
(3) 三次实验中，斜面倾斜程度越陡，机械效率依次为37.5%、50%、60%，且接触面粗糙程度不变，因此结论：当接触面粗糙程度一定时，斜面越陡，其机械效率越高。
【答案】
(1)匀速直线 变大
(2)50% 0.9
(3)当接触面粗糙程度一定时，斜面越陡，其机械效率越高
【知识点】
斜面机械效率、机械能、摩擦力计算
【点评】
本题为探究斜面机械效率的基础实验题，考查实验操作要求、机械效率与摩擦力的计算、机械能变化分析及实验结论总结，需学生熟练掌握相关公式与实验分析逻辑。
【难度系数】
0.6
要解决这道实验题，需分步骤拆解问题：
1. 第一问：实验中拉木块做匀速直线运动，是因为匀速运动时木块受力平衡，能保证拉力测量准确；机械能含动能和重力势能，匀速时动能不变，木块沿斜面上升高度增加，重力势能变大，因此机械能变大。
2. 第二问：机械效率用有用功与总功的比值计算，有用功是克服重力做功（Gh），总功是拉力做功（Fs）；额外功是克服摩擦力做功，通过总功减有用功得到额外功，再结合额外功公式（fs）计算摩擦力。
3. 第三问：对比三次实验的斜面倾斜程度和对应机械效率，控制接触面粗糙程度不变，总结倾斜程度与机械效率的关系。
【解析】
(1) 实验中需拉木块做匀速直线运动，此时木块处于平衡状态，受力稳定，便于测量拉力；木块匀速运动，动能不变，沿斜面向上运动高度增大，重力势能增大，因此机械能变大。
(2) 第2次实验：
有用功 $ W_{\mathrm{有}} = Gh = 3\,\mathrm{N} × 0.3\,\mathrm{m} = 0.9\,\mathrm{J} $，
总功 $ W_{\mathrm{总}} = Fs = 1.8\,\mathrm{N} × 1\,\mathrm{m} = 1.8\,\mathrm{J} $，
机械效率 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{0.9\,\mathrm{J}}{1.8\,\mathrm{J}} × 100\% = 50\% $；
额外功 $ W_{\mathrm{额}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有}} = 1.8\,\mathrm{J} - 0.9\,\mathrm{J} = 0.9\,\mathrm{J} $，
额外功是克服摩擦力做功，由 $ W_{\mathrm{额}} = fs $ 得摩擦力 $ f = \frac{W_{\mathrm{额}}}{s} = \frac{0.9\,\mathrm{J}}{1\,\mathrm{m}} = 0.9\,\mathrm{N} $。
(3) 三次实验中，斜面倾斜程度越陡，机械效率依次为37.5%、50%、60%，且接触面粗糙程度不变，因此结论：当接触面粗糙程度一定时，斜面越陡，其机械效率越高。
【答案】
(1)匀速直线 变大
(2)50% 0.9
(3)当接触面粗糙程度一定时，斜面越陡，其机械效率越高
【知识点】
斜面机械效率、机械能、摩擦力计算
【点评】
本题为探究斜面机械效率的基础实验题，考查实验操作要求、机械效率与摩擦力的计算、机械能变化分析及实验结论总结，需学生熟练掌握相关公式与实验分析逻辑。
【难度系数】
0.6
4 [2024 长春中考节选]利用带有合页的长木板、木块、小球、弹簧测力计等器材探究物体的动能
跟运动速度的关系,如图所示。
(1)进行实验时,为改变小球在水平面上开始运动的速度,应使小球从同一斜面上的
(2)小球在同一斜面上的位置越高,滚下时木块被撞得越远,实验表明:质量相同的小球,运动的速度越大,动能
(3)请根据上述结论,对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议:
跟运动速度的关系,如图所示。
(1)进行实验时,为改变小球在水平面上开始运动的速度,应使小球从同一斜面上的
不同
高度由静止滚下。(2)小球在同一斜面上的位置越高,滚下时木块被撞得越远,实验表明:质量相同的小球,运动的速度越大,动能
越大
。(3)请根据上述结论,对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议:
严禁超速行驶(合理即可)
。答案
(1)不同
(2)越大
(3)严禁超速行驶(合理即可)
(2)越大
(3)严禁超速行驶(合理即可)
解析
【分析】
本题探究物体动能与运动速度的关系，需运用控制变量法分析。第(1)问要改变小球到达水平面的速度，需让同一小球从斜面不同高度滚下；第(2)问通过木块被撞的距离反映小球动能大小，结合实验现象推导结论；第(3)问结合结论联系交通安全实际，提出合理建议。
【解析】
(1) 探究动能与速度的关系时，需控制小球质量不变，改变速度。小球从斜面不同高度由静止滚下时，重力势能不同，转化为的动能不同，到达水平面的速度不同，因此应选择不同高度。
(2) 实验中木块被撞得越远，说明小球对木块做的功越多，小球的动能越大。质量相同的小球，位置越高（滚下时速度越大），木块被撞越远，表明运动的速度越大，动能越大。
(3) 根据“质量一定时，速度越大动能越大”的结论，为避免因动能过大造成危险，驾驶员应严禁超速行驶（合理即可）。
【答案】
(1)不同；(2)越大；(3)严禁超速行驶(合理即可)
【知识点】
动能与速度的关系、控制变量法
【点评】
本题为中考基础题型，围绕动能影响因素的实验展开，既考查实验方法与结论，又结合交通安全体现物理知识的应用，难度较低。
【难度系数】
0.8
本题探究物体动能与运动速度的关系，需运用控制变量法分析。第(1)问要改变小球到达水平面的速度，需让同一小球从斜面不同高度滚下；第(2)问通过木块被撞的距离反映小球动能大小，结合实验现象推导结论；第(3)问结合结论联系交通安全实际，提出合理建议。
【解析】
(1) 探究动能与速度的关系时，需控制小球质量不变，改变速度。小球从斜面不同高度由静止滚下时，重力势能不同，转化为的动能不同，到达水平面的速度不同，因此应选择不同高度。
(2) 实验中木块被撞得越远，说明小球对木块做的功越多，小球的动能越大。质量相同的小球，位置越高（滚下时速度越大），木块被撞越远，表明运动的速度越大，动能越大。
(3) 根据“质量一定时，速度越大动能越大”的结论，为避免因动能过大造成危险，驾驶员应严禁超速行驶（合理即可）。
【答案】
(1)不同；(2)越大；(3)严禁超速行驶(合理即可)
【知识点】
动能与速度的关系、控制变量法
【点评】
本题为中考基础题型，围绕动能影响因素的实验展开，既考查实验方法与结论，又结合交通安全体现物理知识的应用，难度较低。
【难度系数】
0.8
5 小明探究“重力势能与重物质量和下落高度的关系”，如图所示，重物质量 $ m ＜ M $。
(1)让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度判断
(2)由实验步骤
(3)小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点
(1)让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度判断
重物
（填“小桌”或“重物”）的重力势能大小。(2)由实验步骤
A
和B
，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。(3)小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点
错误
（填“正确”或“错误”），理由是重物的质量、高度两个都是变量,无法比较(或没有控制两个重物下落的高度相同)
。答案
(1)重物
(2)A B
(3)错误 重物的质量、高度两个都是变量,无法比较(或没有控制两个重物下落的高度相同)
(2)A B
(3)错误 重物的质量、高度两个都是变量,无法比较(或没有控制两个重物下落的高度相同)
解析
【分析】
本题考查探究重力势能影响因素的实验，需结合转换法和控制变量法分析：
1. 重力势能的大小无法直接观察，通过转换法，重物下落对小桌做功，桌腿下陷深度反映重物重力势能大小，下陷越深，重物重力势能越大。
2. 探究重力势能与下落高度的关系时，需控制重物质量相同，改变下落高度，据此选择实验步骤。
3. 探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同，改变重物质量，若存在两个变量则无法得出结论，据此判断观点正误。
【解析】
(1) 实验中，重物的重力势能越大，对小桌做功越多，桌腿下陷深度越大，因此通过桌腿下陷的深度判断重物的重力势能大小。
(2) 要判断重力势能与下落高度的关系，需控制重物质量相同，改变下落高度，实验步骤A和B中重物质量均为$m$，下落高度不同，故选A、B。
(3) 实验步骤B和C中，重物质量不同（$m$和$M$），且下落高度也不同，存在两个变量，没有控制下落高度相同，无法判断重力势能与质量的关系，因此该观点错误。
【答案】
(1)重物；(2)A；B；(3)错误；重物的质量、高度两个都是变量，无法比较（或没有控制两个重物下落的高度相同）
【知识点】
重力势能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查控制变量法和转换法的应用，需明确实验中变量的控制要求，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查探究重力势能影响因素的实验，需结合转换法和控制变量法分析：
1. 重力势能的大小无法直接观察，通过转换法，重物下落对小桌做功，桌腿下陷深度反映重物重力势能大小，下陷越深，重物重力势能越大。
2. 探究重力势能与下落高度的关系时，需控制重物质量相同，改变下落高度，据此选择实验步骤。
3. 探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同，改变重物质量，若存在两个变量则无法得出结论，据此判断观点正误。
【解析】
(1) 实验中，重物的重力势能越大，对小桌做功越多，桌腿下陷深度越大，因此通过桌腿下陷的深度判断重物的重力势能大小。
(2) 要判断重力势能与下落高度的关系，需控制重物质量相同，改变下落高度，实验步骤A和B中重物质量均为$m$，下落高度不同，故选A、B。
(3) 实验步骤B和C中，重物质量不同（$m$和$M$），且下落高度也不同，存在两个变量，没有控制下落高度相同，无法判断重力势能与质量的关系，因此该观点错误。
【答案】
(1)重物；(2)A；B；(3)错误；重物的质量、高度两个都是变量，无法比较（或没有控制两个重物下落的高度相同）
【知识点】
重力势能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查控制变量法和转换法的应用，需明确实验中变量的控制要求，难度适中。
【难度系数】
0.6
6 在“探究不同物质吸热的情况”实验中。
（1）用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水，使它们升高相同的温度，通过比较
（2）加热10 min后，测得水的温度如图所示，该示数为
（3）多次实验后得到的数据如表所示，分析可得：质量相等的水和沙子，升高相同的温度，水比沙子吸收更
（4）根据实验结论推理：沿海地区昼夜温差比内陆地区更
（1）用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水，使它们升高相同的温度，通过比较
加热时间
来判断吸收热量的多少。（2）加热10 min后，测得水的温度如图所示，该示数为
48
℃。（3）多次实验后得到的数据如表所示，分析可得：质量相等的水和沙子，升高相同的温度，水比沙子吸收更
多
的热量。（4）根据实验结论推理：沿海地区昼夜温差比内陆地区更
小
。答案
(1)加热时间
(2)48
(3)多
(4)小
【解析】(4)沿海地区的水较多,内陆地区的沙子较多,水的比热容比沙子的大,质量相等的水和沙子,吸收或放出相同的热量,水的温度变化较小,故沿海地区昼夜温差比内陆地区更小。
(2)48
(3)多
(4)小
【解析】(4)沿海地区的水较多,内陆地区的沙子较多,水的比热容比沙子的大,质量相等的水和沙子,吸收或放出相同的热量,水的温度变化较小,故沿海地区昼夜温差比内陆地区更小。
解析
【分析】
本题围绕“探究不同物质吸热的情况”实验展开，需结合转换法、比热容公式及温度计读数方法解题：
1. 第（1）问：相同酒精灯加热时，相同时间内放出的热量相同，因此可通过加热时间长短间接判断物质吸收热量的多少，这是转换法的应用；
2. 第（2）问：温度计读数需先明确分度值，再看液柱对应刻度，即可得出示数；
3. 第（3）问：根据热量公式Q=cmΔt，质量m相等、升高温度Δt相同时，比热容c越大，吸收的热量Q越多，结合水和沙子的比热容差异判断；
4. 第（4）问：利用比热容的特性，分析沿海（水多）和内陆（沙子多）的温度变化差异，得出昼夜温差的大小。
【解析】
（1）相同的酒精灯在相同时间内放出的热量相同，因此加热时间越长，物质吸收的热量越多，故通过比较加热时间判断吸收热量的多少；
（2）温度计的分度值为1℃，液柱对应刻度为48℃，故示数为48℃；
（3）根据热量公式Q=cmΔt，质量相等的水和沙子，升高相同温度时，水的比热容大于沙子的比热容，因此水吸收的热量更多；
（4）沿海地区水多，内陆地区沙子多，水的比热容比沙子大，质量相等的水和沙子，吸收或放出相同热量时，水的温度变化更小，因此沿海地区昼夜温差比内陆地区更小。
【答案】
(1)加热时间；(2)48；(3)多；(4)小
【知识点】
比热容、转换法、温度计的使用
【点评】
本题是比热容实验的基础考查题，涵盖实验方法、温度计读数、比热容公式应用及生活实例分析，注重对核心概念的理解和运用，难度适中，适合巩固比热容相关知识。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究不同物质吸热的情况”实验展开，需结合转换法、比热容公式及温度计读数方法解题：
1. 第（1）问：相同酒精灯加热时，相同时间内放出的热量相同，因此可通过加热时间长短间接判断物质吸收热量的多少，这是转换法的应用；
2. 第（2）问：温度计读数需先明确分度值，再看液柱对应刻度，即可得出示数；
3. 第（3）问：根据热量公式Q=cmΔt，质量m相等、升高温度Δt相同时，比热容c越大，吸收的热量Q越多，结合水和沙子的比热容差异判断；
4. 第（4）问：利用比热容的特性，分析沿海（水多）和内陆（沙子多）的温度变化差异，得出昼夜温差的大小。
【解析】
（1）相同的酒精灯在相同时间内放出的热量相同，因此加热时间越长，物质吸收的热量越多，故通过比较加热时间判断吸收热量的多少；
（2）温度计的分度值为1℃，液柱对应刻度为48℃，故示数为48℃；
（3）根据热量公式Q=cmΔt，质量相等的水和沙子，升高相同温度时，水的比热容大于沙子的比热容，因此水吸收的热量更多；
（4）沿海地区水多，内陆地区沙子多，水的比热容比沙子大，质量相等的水和沙子，吸收或放出相同热量时，水的温度变化更小，因此沿海地区昼夜温差比内陆地区更小。
【答案】
(1)加热时间；(2)48；(3)多；(4)小
【知识点】
比热容、转换法、温度计的使用
【点评】
本题是比热容实验的基础考查题，涵盖实验方法、温度计读数、比热容公式应用及生活实例分析，注重对核心概念的理解和运用，难度适中，适合巩固比热容相关知识。
【难度系数】
0.6
