登录
1. (2025·池州贵池区联考)杨超凡同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率,实验记录结果如下表:
(1)根据表格中数据,第4次(最陡)实验的机械效率是
(2)分析数据可知,斜面越陡,机械效率
(3)第1次实验中,物体沿着斜面匀速上升时受到的摩擦力为
(1)根据表格中数据,第4次(最陡)实验的机械效率是
62.5%
。(2)分析数据可知,斜面越陡,机械效率
越高
(填“越高”“越低”或“不变”)。(3)第1次实验中,物体沿着斜面匀速上升时受到的摩擦力为
1
N。答案
(1)62.5% (2)越高 (3)1
解析:(1)第4次(最陡)实验的有用功$W_{有用}=Gh=5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$,总功为$W_{总}=Fs=2.4\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=2.4\ \mathrm{J}$,机械效率为$\eta =\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{1.5\ \mathrm{J}}{2.4\ \mathrm{J}}× 100\%=62.5\%$。
(2)实验数据表明:在物重、斜面粗糙程度相同的情况下,斜面越陡,斜面的机械效率越高。
(3)根据功的原理,有$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$,其中$W_{额外}$是额外功,它等于物体克服摩擦力所做的功,即$W_{额外}=fs$。将第1次实验的数据代入公式,我们得到$f=\dfrac{W_{额外}}{s}=\dfrac{W_{总}-W_{有用}}{s}=\dfrac{1.5\ \mathrm{J}-0.5\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{m}}=1\ \mathrm{N}$。
解析:(1)第4次(最陡)实验的有用功$W_{有用}=Gh=5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$,总功为$W_{总}=Fs=2.4\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=2.4\ \mathrm{J}$,机械效率为$\eta =\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{1.5\ \mathrm{J}}{2.4\ \mathrm{J}}× 100\%=62.5\%$。
(2)实验数据表明:在物重、斜面粗糙程度相同的情况下,斜面越陡,斜面的机械效率越高。
(3)根据功的原理,有$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$,其中$W_{额外}$是额外功,它等于物体克服摩擦力所做的功,即$W_{额外}=fs$。将第1次实验的数据代入公式,我们得到$f=\dfrac{W_{额外}}{s}=\dfrac{W_{总}-W_{有用}}{s}=\dfrac{1.5\ \mathrm{J}-0.5\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{m}}=1\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
首先明确斜面机械效率的核心概念：有用功是克服物体重力做的功（公式为$W_{有用}=Gh$），总功是拉力做的功（公式为$W_{总}=Fs$），机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$；额外功是克服斜面摩擦力做的功，满足$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$，且$W_{额外}=fs$（$f$为摩擦力，$s$为斜面长度）。第（1）问需提取第4次实验的对应数据计算机械效率；第（2）问对比不同陡度斜面的机械效率总结规律；第（3）问利用额外功与摩擦力的关系，结合第1次实验数据计算摩擦力。
【解析】
(1) 第4次实验中，有用功：$W_{有用}=Gh=5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$，总功：$W_{总}=Fs=2.4\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=2.4\ \mathrm{J}$，机械效率：$\eta =\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{1.5\ \mathrm{J}}{2.4\ \mathrm{J}}× 100\%=62.5\%$。
(2) 对比实验数据，在物重、斜面粗糙程度相同的情况下，斜面越陡，机械效率越高。
(3) 第1次实验中，总功：$W_{总}'=Fs'=1.5\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$，有用功：$W_{有用}'=Gh'=5\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}=0.5\ \mathrm{J}$，额外功：$W_{额外}'=W_{总}'-W_{有用}'=1.5\ \mathrm{J}-0.5\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{J}$，额外功等于克服摩擦力做的功，即$W_{额外}'=fs'$，因此摩擦力：$f=\dfrac{W_{额外}'}{s'}=\dfrac{1\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{m}}=1\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)62.5% (2)越高 (3)1
【知识点】
机械效率、斜面机械效率、额外功与摩擦力
【点评】
本题为力学实验基础题，围绕斜面机械效率展开，考查机械效率公式应用、实验数据规律分析，以及额外功与摩擦力的关联，需准确区分有用功、总功、额外功的来源，难度适中。
【难度系数】
0.6
首先明确斜面机械效率的核心概念：有用功是克服物体重力做的功（公式为$W_{有用}=Gh$），总功是拉力做的功（公式为$W_{总}=Fs$），机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$；额外功是克服斜面摩擦力做的功，满足$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$，且$W_{额外}=fs$（$f$为摩擦力，$s$为斜面长度）。第（1）问需提取第4次实验的对应数据计算机械效率；第（2）问对比不同陡度斜面的机械效率总结规律；第（3）问利用额外功与摩擦力的关系，结合第1次实验数据计算摩擦力。
【解析】
(1) 第4次实验中，有用功：$W_{有用}=Gh=5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$，总功：$W_{总}=Fs=2.4\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=2.4\ \mathrm{J}$，机械效率：$\eta =\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{1.5\ \mathrm{J}}{2.4\ \mathrm{J}}× 100\%=62.5\%$。
(2) 对比实验数据，在物重、斜面粗糙程度相同的情况下，斜面越陡，机械效率越高。
(3) 第1次实验中，总功：$W_{总}'=Fs'=1.5\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$，有用功：$W_{有用}'=Gh'=5\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}=0.5\ \mathrm{J}$，额外功：$W_{额外}'=W_{总}'-W_{有用}'=1.5\ \mathrm{J}-0.5\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{J}$，额外功等于克服摩擦力做的功，即$W_{额外}'=fs'$，因此摩擦力：$f=\dfrac{W_{额外}'}{s'}=\dfrac{1\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{m}}=1\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)62.5% (2)越高 (3)1
【知识点】
机械效率、斜面机械效率、额外功与摩擦力
【点评】
本题为力学实验基础题，围绕斜面机械效率展开，考查机械效率公式应用、实验数据规律分析，以及额外功与摩擦力的关联，需准确区分有用功、总功、额外功的来源，难度适中。
【难度系数】
0.6
2. 核心素养 科学探究（2025·马鞍山八中期中）
在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。
(1)将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是
(2)该实验是通过观察
(3)小明进行两次实验时，实验中木块放在水平面上的位置
(4)小华同学将实验装置改进成图乙（图乙中小球撞击木块前的接触面光滑，撞击后的接触面粗糙），用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，球离开弹簧撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与
在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。
(1)将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是
控制速度相同
。(2)该实验是通过观察
木块移动的距离的大小
来判断小球的动能大小。(3)小明进行两次实验时，实验中木块放在水平面上的位置
是
（填“是”或“不是”）必须相同。(4)小华同学将实验装置改进成图乙（图乙中小球撞击木块前的接触面光滑，撞击后的接触面粗糙），用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，球离开弹簧撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与
速度
的关系。答案
(1)控制速度相同 (2)木块移动的距离的大小 (3)是 (4)速度
解析:(1)根据实验的要求可知,从同一高度由静止释放的目的是控制小球到达水平面时的初速度相同,即控制速度相同。
(2)根据转换法,实验中通过观察木块移动的距离的大小判断小球具有的动能的大小。
(3)小明进行两次实验时,实验中木块放在水平面上的位置必须相同,使小球撞击木块时的速度相同。
(4)用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹簧的弹性势能不相同,小球与弹簧分开后获得的初速度不同,而小球的质量相同,故可以研究小球的动能大小与速度的关系。
解析:(1)根据实验的要求可知,从同一高度由静止释放的目的是控制小球到达水平面时的初速度相同,即控制速度相同。
(2)根据转换法,实验中通过观察木块移动的距离的大小判断小球具有的动能的大小。
(3)小明进行两次实验时,实验中木块放在水平面上的位置必须相同,使小球撞击木块时的速度相同。
(4)用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹簧的弹性势能不相同,小球与弹簧分开后获得的初速度不同,而小球的质量相同,故可以研究小球的动能大小与速度的关系。
解析
【分析】
本题是探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验，需结合控制变量法、转换法分析各问题：
1. 探究动能与质量的关系时，要控制速度相同，因此同一高度释放小球是为了保证小球到达水平面的速度一致；
2. 动能大小无法直接观察，需通过转换法，借助木块移动的距离反映小球动能大小；
3. 实验需保证变量唯一，木块初始位置相同才能确保每次撞击的初始条件一致；
4. 同一小球质量相同，弹簧压缩程度不同会使小球获得的速度不同，以此研究动能与速度的关系。
【解析】
(1) 根据控制变量法，探究动能与质量的关系时，需控制小球到达水平面的速度相同，因此将质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，目的是控制小球到达水平面时的初速度相同。
(2) 实验中利用转换法，小球的动能越大，对木块做功越多，木块被撞击后移动的距离越远，因此通过观察木块移动的距离的大小来判断小球的动能大小。
(3) 为保证每次实验中，小球撞击木块时的初始状态一致，确保变量唯一，实验中木块放在水平面上的位置是必须相同的。
(4) 同一小球质量相同，将同一弹簧压缩不同程度后释放，弹簧的弹性形变程度不同，弹性势能不同，转化为小球的动能不同，小球离开弹簧后的速度不同，因此控制质量不变，改变速度，可以研究小球的动能大小与速度的关系。
【答案】
(1)控制速度相同 (2)木块移动的距离的大小 (3)是 (4)速度
【知识点】
动能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究动能影响因素的实验，核心是掌握控制变量法和转换法的应用，属于力学基础实验题，需明确实验设计的逻辑。
【难度系数】
0.6
本题是探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验，需结合控制变量法、转换法分析各问题：
1. 探究动能与质量的关系时，要控制速度相同，因此同一高度释放小球是为了保证小球到达水平面的速度一致；
2. 动能大小无法直接观察，需通过转换法，借助木块移动的距离反映小球动能大小；
3. 实验需保证变量唯一，木块初始位置相同才能确保每次撞击的初始条件一致；
4. 同一小球质量相同，弹簧压缩程度不同会使小球获得的速度不同，以此研究动能与速度的关系。
【解析】
(1) 根据控制变量法，探究动能与质量的关系时，需控制小球到达水平面的速度相同，因此将质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，目的是控制小球到达水平面时的初速度相同。
(2) 实验中利用转换法，小球的动能越大，对木块做功越多，木块被撞击后移动的距离越远，因此通过观察木块移动的距离的大小来判断小球的动能大小。
(3) 为保证每次实验中，小球撞击木块时的初始状态一致，确保变量唯一，实验中木块放在水平面上的位置是必须相同的。
(4) 同一小球质量相同，将同一弹簧压缩不同程度后释放，弹簧的弹性形变程度不同，弹性势能不同，转化为小球的动能不同，小球离开弹簧后的速度不同，因此控制质量不变，改变速度，可以研究小球的动能大小与速度的关系。
【答案】
(1)控制速度相同 (2)木块移动的距离的大小 (3)是 (4)速度
【知识点】
动能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究动能影响因素的实验，核心是掌握控制变量法和转换法的应用，属于力学基础实验题，需明确实验设计的逻辑。
【难度系数】
0.6
3. 核心素养 科学探究（2026·六安市霍邱县期中）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。小明根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想：
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关；
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关；
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关。
他根据猜想，运用如图（a）、（b）、（c）所示的装置进行了实验探究。他将测得的实验数据填入下表：
| 实验序号 | 钩码的重力G/N | 钩码上升高度h/m | 绳端拉力F/N | 绳端移动的距离s/m | 机械效率η |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 2 | 0.1 | 0.90 | 0.3 | 74.1% |
| 2 | 4 | 0.1 | 1.50 | 0.3 | 88.9% |
| 3 | 4 | 0.1 | 1.25 | 0.4 | |
| 4 | 4 | 0.2 | 1.50 | 0.6 | 88.9% |
（1）实验时应沿竖直方向
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图
（3）通过比较
（4）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关；
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关；
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关。
他根据猜想，运用如图（a）、（b）、（c）所示的装置进行了实验探究。他将测得的实验数据填入下表：
| 实验序号 | 钩码的重力G/N | 钩码上升高度h/m | 绳端拉力F/N | 绳端移动的距离s/m | 机械效率η |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 2 | 0.1 | 0.90 | 0.3 | 74.1% |
| 2 | 4 | 0.1 | 1.50 | 0.3 | 88.9% |
| 3 | 4 | 0.1 | 1.25 | 0.4 | |
| 4 | 4 | 0.2 | 1.50 | 0.6 | 88.9% |
（1）实验时应沿竖直方向
匀速
缓慢向上拉动弹簧测力计。（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图
(c)
装置完成的，它的机械效率η=80%
。（3）通过比较
1、2
（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（4）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率
越低
。答案
(1)匀速 (2)(c) 80% (3)1、2 (4)越低
解析:(1)实验时,需要读出弹簧测力计的示数,所以需要沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计,以方便读数。
(2)由表中第3次实验数据可得,钩码上升高度为0.1 m时,绳端移动的距离为0.4 m,则绳子的股数为$n=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{0.1\ \mathrm{m}}=4$,即动滑轮上有4股绳,所以图(c)符合题意。由表中第3次实验数据可得,有用功为$W_{有用}=G_3h_3=4\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{J}$;总功为$W_{总}=F_3s_3=1.25\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=0.5\ \mathrm{J}$;机械效率为$\eta =\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{0.4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{J}}× 100\%=80\%$;
(3)要想得到同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高的结论,需要保证滑轮组不变,重物提升的高度也不变,只改变重物的重力,所以表中1、2两次实验符合条件。
(4)对比2、3两次实验可以发现,重物的重力不变,提升的高度也不变,但滑轮组中动滑轮的个数增多了,且动滑轮个数越多,机械效率越低,所以可得结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
解析:(1)实验时,需要读出弹簧测力计的示数,所以需要沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计,以方便读数。
(2)由表中第3次实验数据可得,钩码上升高度为0.1 m时,绳端移动的距离为0.4 m,则绳子的股数为$n=\dfrac{0.4\ \mathrm{m}}{0.1\ \mathrm{m}}=4$,即动滑轮上有4股绳,所以图(c)符合题意。由表中第3次实验数据可得,有用功为$W_{有用}=G_3h_3=4\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{J}$;总功为$W_{总}=F_3s_3=1.25\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=0.5\ \mathrm{J}$;机械效率为$\eta =\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{0.4\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{J}}× 100\%=80\%$;
(3)要想得到同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高的结论,需要保证滑轮组不变,重物提升的高度也不变,只改变重物的重力,所以表中1、2两次实验符合条件。
(4)对比2、3两次实验可以发现,重物的重力不变,提升的高度也不变,但滑轮组中动滑轮的个数增多了,且动滑轮个数越多,机械效率越低,所以可得结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
解析
【分析】
本题是探究滑轮组机械效率的实验题，解题思路如下：（1）回忆实验操作要求，匀速拉动弹簧测力计可保证拉力稳定，便于准确读数；（2）根据绳端移动距离与钩码上升高度的关系计算绳子股数，对应实验装置，再利用机械效率公式计算；（3）探究某一因素对机械效率的影响时，需用控制变量法，保持其他因素不变，仅改变探究的因素；（4）对比实验数据，分析变量变化对机械效率的影响，得出结论。
【解析】
（1）实验时，沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计的示数等于拉力大小，便于准确读取拉力数值，故填“匀速”。
（2）第3次实验中，钩码上升高度h=0.1m，绳端移动距离s=0.4m，绳子股数n=s/h=0.4m/0.1m=4，对应动滑轮上有4股绳的图（c）；有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，总功W总=Fs=1.25N×0.4m=0.5J，机械效率η=W有/W总×100%=0.4J/0.5J×100%=80%。
（3）要探究“同一滑轮组提升重物时，物重越大，机械效率越高”，需控制滑轮组和提升高度相同，仅改变物重，表中1、2两次实验符合条件，故填“1、2”。
（4）对比2、3两次实验，物重和提升高度相同，动滑轮重力不同（动滑轮越重，额外功越多），2的机械效率为88.9%，3的为80%，因此结论为：动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
【答案】
(1)匀速 (2)(c) 80% (3)1、2 (4)越低
【知识点】
滑轮组机械效率、控制变量法、机械效率计算
【点评】
本题以滑轮组机械效率的探究实验为载体，考查实验操作、机械效率计算及控制变量法的应用，贴合科学探究核心素养，是力学实验的基础题型，注重对实验过程与方法的理解。
【难度系数】
0.7
本题是探究滑轮组机械效率的实验题，解题思路如下：（1）回忆实验操作要求，匀速拉动弹簧测力计可保证拉力稳定，便于准确读数；（2）根据绳端移动距离与钩码上升高度的关系计算绳子股数，对应实验装置，再利用机械效率公式计算；（3）探究某一因素对机械效率的影响时，需用控制变量法，保持其他因素不变，仅改变探究的因素；（4）对比实验数据，分析变量变化对机械效率的影响，得出结论。
【解析】
（1）实验时，沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计的示数等于拉力大小，便于准确读取拉力数值，故填“匀速”。
（2）第3次实验中，钩码上升高度h=0.1m，绳端移动距离s=0.4m，绳子股数n=s/h=0.4m/0.1m=4，对应动滑轮上有4股绳的图（c）；有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，总功W总=Fs=1.25N×0.4m=0.5J，机械效率η=W有/W总×100%=0.4J/0.5J×100%=80%。
（3）要探究“同一滑轮组提升重物时，物重越大，机械效率越高”，需控制滑轮组和提升高度相同，仅改变物重，表中1、2两次实验符合条件，故填“1、2”。
（4）对比2、3两次实验，物重和提升高度相同，动滑轮重力不同（动滑轮越重，额外功越多），2的机械效率为88.9%，3的为80%，因此结论为：动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
【答案】
(1)匀速 (2)(c) 80% (3)1、2 (4)越低
【知识点】
滑轮组机械效率、控制变量法、机械效率计算
【点评】
本题以滑轮组机械效率的探究实验为载体，考查实验操作、机械效率计算及控制变量法的应用，贴合科学探究核心素养，是力学实验的基础题型，注重对实验过程与方法的理解。
【难度系数】
0.7
