【期末实验专题复习】探究斜面的机械效率 2025-2026学年物理八年级下册人教版

**基本信息** 聚焦斜面机械效率，通过基础操作、变量探究、综合论证三层设计，实现从单一知识点到科学探究能力的进阶，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|机械效率公式、测量工具、实验规范|以填空形式考查弹簧测力计使用、匀速拉动要求，如第1题补全实验数据| |提升层|多变量影响（倾斜程度/粗糙程度）、误差分析|通过对比实验数据探究机械效率与倾角关系，如第4题分析摩擦力做功| |综合层|实验设计、结论论证|结合控制变量法设计探究方案，如第6题验证物重对效率影响，体现科学探究完整流程|

【期末实验专题复习】探究斜面的机械效率 1．小明设计了如图所示的装置探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。 (1)【证据】 实验中需要用到的测量工具有弹簧测力计和________。 (2)为了保证实验数据的可靠性，实验中应保持拉力的方向与斜面________，同时拉动物块做________运动。 (3)实验过程中获得的数据如下表，请将表格补充完整。 实验次数 斜面倾斜程度 物体 重G/N 物体上升高度h/m 拉力 F/N 物体移动距离s/m 有用功W有/J 总功 Ws/J 机械效率 1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.5 0.50 0.8 63% 2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68% 3 最陡 5.0 0.25 3.3 0.5 _______ 1.65 _______ 【解释】通过对上述实验数据的分析，可获得初步结论：在其他条件不变的情况下，斜面越陡，________。 【交流】在测量拉力大小时，有同学认为应该在物块静止时读数，你认为他的想法________（选填“正确”或“不正确”）。 2．为探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，某探究小组的同学利用木块、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得数据如下表： 实验次数 侧面倾斜程度 木块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η 1 较缓 3 0.2 1.6 1 37.5% 2 较陡 3 0.3 1.8 1 3 最陡 3 0.4 2.0 1 60.0% 请你根据表中的数据解答下列问题： (1)根据每组实验数据中的________和_________两项比较得出利用斜面________（省力、不省力）。 (2)第2次实验中，物体与斜面之间的摩擦力大小为_________N，本次斜面的机械效率为_________。 (3)当斜面长度一定时，斜面的机械效率η与斜面的高度h之间的关系大概如图________所示。 A． B． C． D． 3．如图所示的是“测量斜面机械效率”的实验。 （1）在实验过程中，用弹簧测力计在斜面上沿斜面方向拉着物块，在物块______（选填“静止时”或“做匀速直线运动中”）读出弹簧测力计的示数； （2）若只使斜面变得粗糙一些。用弹簧测力计将物块匀速拉到同一高度时，所测得斜面的机械效率会______（选填“增大”“减小”或“不变”）； （3）若物体重力为，物体在斜面上通过的距离为，斜面的高为，物体受到斜面的摩擦力是则此时测得斜面的机械效率是______（用所给的字母量代数式表示） 4．学习了机械效率知识后，小张对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想： A．斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； B．斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； C．斜面的机械效率可能跟物重有关． 小张为了证实这些猜想是否正确，他设计以下方案并进行了探究，实验4在实验3的基础上木块上加了一个重为2N的钩码进行实验，实验5在实验4的基础上在斜面上铺上毛巾进行实验（实验装置如图所示）． (1)实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板匀速直线拉动木块，此时的拉力______摩擦力（选填“等于”或“不等于”）； (2)实验3中克服摩擦力做功______J，分析实验1、2、3可得知：当物重和斜面的粗糙程度一定时，斜面倾斜角度越大，斜面的机械效率越______（选填“低”或“高”）； (3)分析实验4和5数据，可以得出的结论是______； 序号 接触面的粗糙程度 斜面倾斜角度 木块重力G/N 斜面高度 h/cm 拉力/N 斜面长s/cm 机械效率 1 木板 30° 1.4 8.5 0.50 80.0 29 2 木板 40° 1.4 15.5 0.60 80.0 45 3 木板 50° 1.4 26.0 0.80 80.0 57 4 木板 50° 3.4 26.0 1.93 80.0 57 5 毛巾 50° 3.4 26.0 2.10 80.0 53 5．小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，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 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 有用功 总功 斜面机械效率 1 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60％ 2 30° 5 3.8 0.6 1.2 3 4.56 3 42° 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________拉动木块； (2)第2次实验中斜面的机械效率________（结果保留整数）； (3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想________（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________；第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是________N； (4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程：________；初步得出的结论是________。 6．小明思考“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”。他在用同一木板做的斜面上，做匀速直线拉动物块的探究实验，如下图，并记录实验数据如下表： 实验次数 斜面倾斜程度 物重G/N 物体上升度高度h/m 拉力F/N 物体移动离距离S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率 1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.5 0.50 0.8 63% 2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68% 3 最陡 5.0 0.25 3.3 0.5 1.65 (1)将表格中的空白处数据填上________。 (2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越__________。 (3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：__________； (4)如果小明还想要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，请你与他一起来完成实验： ①实验时应控制不变的条件是：__________、物体移动的距离； ②实验时需要的测量仪器有：__________和刻度尺。 7．在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装成了如图所示的装置。    （1）实验步骤如下： ① 刻度尺测量斜面的长s和高h； ② 将小车正放在斜面底端，用测力计沿斜面方向匀速拉动小车至斜面顶端，测量拉力计算做功； ③ 沿___________方向匀速提升小车至斜面顶端，使之上升至高度h，测量拉力计算做功； ④ 保持斜面高度不变，用不同的长木板改变斜面的坡度，再做1组实验，并将实验数填入表中。 实验次数 斜面坡度 斜面长度s/m 沿斜面的拉力F/N 沿斜面提升小车做功 W1/J 小车重力G/N 斜度高度h/m B 1 较缓 0.8 0.6 A 2.0 0.20 / 2 较陡 0.5 0.9 / 2.0 0.20 / （2）根据实验目的将表格A、B处填写完整：___________，___________； （3）根据实验目的，分析测量结果，利用斜面提升物体，斜面___________（越陡/越缓） 越省力；利用斜面提升物体___________（可以/不可以）省功，列举生活中一个与本实验中所用的简单机械的例子___________。 8．如图所示，某实验小组的同学们在“探究斜面的机械效率”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。 (1)分析表中的数据可得出：斜面越缓越___________（填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为___________ (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与___________和___________有关。 (4)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力___________（填“大于”、“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% 9．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： 实验次数 斜面倾斜程度 物体重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功/J 总功/J 斜面的机械效率η 1 较缓 5 0.1 1.5 1 0.5 1.5 33.3% 2 较陡 5 0.2 2 1 1 2 50% 3 较陡 10 0.2 4 1 2 4 50% 4 最陡 5 0.3 2.4 1 (1)根据表格中数据，第四次（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______（选填“越高”、“越低”或“不变”）； (3)第一次实验中，物体沿着斜面匀速上升时受到的摩擦力为______N。 10．如图所示，某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块A，收集了表中的实验数据： 次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% (1)实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向__移动（选填“左”或“右”）。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.0N，与第二次实验相比，有用功__（选填“相同”或“不同”）、而拉力做的总功__（选填“变大”或“变小”），这种情况下斜面的机械效率将变__（选填“变大”或“变小”）; (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和__有关。 11．小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有：a物体的重力；b斜面的倾斜程度；c斜面的粗糙程度。小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时，他利用同一块木板组成如图所示的装置，在不同条件下分别测出了斜面的机械效率，并对所测数据进行了分析论证。 实验次数 斜面倾角 物块重力 斜面高度 拉力 斜面长度 有用功 总功 斜面的机械效率 1 30 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 2 30 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% 3 45 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，为了增大斜面的倾斜程度，应将垫木向______移动。 （2）小华同学记录的部分实验数据如表。 （3）根据表格中数据可知：第1次实验斜面的机械效率为______%，第2次实验中物块所受的摩擦力为______N. （4）通过对比第1、2次实验数据，可知斜面的机械效率与物体的重力______（选填“有关”或“无关”）；通过对比第2、3次实验数据，可以得出的探究结论是______。 （5）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想： A．同一个斜面，所拉的物体越重，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。 为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如表所示。 实验次数 1 2 3 斜面倾角 30° 30° 42° 物重G物/N 3 5 3 拉力F/N 2.5 3.8 2.8 斜面高度h/m 0.6 0.6 0.8 斜面长度s/m 1.2 1.2 1.2 有用功W有用/J 1.8 3 2.4 总功W总/J 3 4.56 3.36 斜面机械效率η 60% 71% (1)在实验过程中，应沿斜面向上___________拉动物块。 (2)第2次实验中斜面的机械效率η=___________（结果精确到1%）。 (3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想___________（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___________。 (4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程：___________。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1)刻度尺 (2) 平行 匀速直线 (3) 1.25J 76% 机械效率越高 不正确 【详解】（1）要测量斜面的高度和木块沿斜面移动的距离就要使用长度的测量工具刻度尺。 （2）[1][2]为了保证实验数据的可靠性，实验中应保持拉力的方向与斜面平行，同时拉动物块做匀速运动，只有在匀速直线运动的状态下，所受的力才是平衡力，弹簧测力计的示数才与拉力大小相等。 （3）[1]第三次实验时，有用功 W有=Gh=5N×0.25m=1.25J[2]斜面的机械效率为 [3]由图中数据可知：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，在其它条件不变的情况下，倾斜程度越大，机械效率越高。 [4]要正确测量拉力，所以弹簧测力计需要做匀速运动。而当物块静止时读数，便不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测拉力偏小，所以该同学的想法不正确。 2．(1) 木块的重力 沿斜面的拉力 省力 (2) 0.9 50% (3)C 【详解】（1）[1][2][3]根据每组实验数据中的沿斜面的拉力都小于木块的重力可知利用斜面可以省力。 （2）[1]在第2次实验中，有用功 总功 额外功 根据可得，摩擦力 [2]第2次实验中斜面的机械效率 （3）由表格数据可知斜面的高度h越大时斜面的机械效率越大，且斜面的机械效率先急剧增大，后缓慢增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3． 做匀速直线运动中 减小 【详解】（1）[1]沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数同时考虑摩擦力的影响，所以应尽量使物体做匀速直线运动。 （2）[2]若只使斜面变得粗糙一些，压力不变，接触面的粗糙程度变大，则拉动物块时，物块受到的摩擦力变大，拉力变大，有用功不变，根据W=Fs可知，总功变大，根据可知，机械效率减小。 （3）[3]斜面上拉力做的有用功W有用=Gh，克服摩擦力做功为额外功W额=fs，则总功 W总=W有用+W额=Gh+fs 斜面的机械效率 4．(1)不等于 (2) 0.276 高 (3)当斜面的倾斜角度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低 【详解】（1）用弹簧测力计沿木板匀速直线拉动木块，木块在平行于斜面方向合力为0，木块受到弹簧测力计沿斜面向上的拉力F、沿斜面向下的摩擦力f、重力沿斜面方向的分力G分，三力的合力为0，即 实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板匀速直线拉动木块，此时的拉力不等于摩擦力。 （2）[1]实验3中，总功 克服摩擦力做功 [2]由表中数据可知，序号1、2、3次实验中，当物重和斜面的粗糙程度一定时，斜面倾斜角度越大，斜面机械效率越高。 （3）由表中数据可知，序号4、5次实验中，斜面倾斜角和木块重力相同，斜面的粗糙程度不同，斜面的机械效率不同，斜面越光滑，机械效率越高，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。 5．(1)匀速直线 (2)66% (3) A 第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力 1 (4) 见解析 当物体的重力相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大 【详解】（1）为了保证弹簧测力计的示数稳定，应沿斜面向上匀速直线拉动木块。 （2）第2次实验中斜面的机械效率为 （3）[1]对比1、2两次实验的数据，控制的是斜面倾角相同，改变的是物体的重力，因此，是探究斜面的机械效率与物体重力的关系，即验证的是猜想A。 [2]沿着斜面拉物体时，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功，由表中1、2两次的数据可知，1、2两次斜面的倾角不变，第2次物体的重力大于第1次物体的重力，因此，第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力，由滑动摩擦力的影响因素可知，第2次物体受到斜面的摩擦力大于第1次物体受到斜面的摩擦力，由可知，第2次的额外功大于第1次的额外功。 [3]第1次实验中，额外功为 由可得，第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是 （4）[1][2]要验证猜想B，即验证“斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关”，根据控制变量法可知，需控制物重不变，改变斜面的倾角，所以分析对比1、3两次实验，对比1、3两次实验的数据，控制的是物体的重力相同，改变的是斜面倾角，且斜面倾角越大，机械效率越高，所以，可得出结论：当物体的重力相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大。 6．(1)1.25；76% (2)费力 (3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高 (4) 斜面的倾斜程度 弹簧测力计 【详解】（1）对于第三次实验，有用功W有​可以通过公式计算得出，其中G为物重，h为物体上升的高度。代入数据得有用功为 机械效率为 （2）从实验数据中可以看出，当斜面越陡时，所需的拉力F也越大。因此，我们可以得出结论：斜面越陡，越费力。 （3）通过对比三次实验的数据，可以发现，当斜面的倾斜程度增加时，虽然所需拉力增大，但机械效率也在增大。因此，可以初步得出结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。 （4）[1]要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，他需要进行额外的实验。在实验时，他应该控制斜面的倾斜程度和物体移动的距离不变，以排除这两个因素对实验结果的影响。 [2]需要测量物重和物体上升的高度来计算有用功，以及测量拉力和物体移动的距离来计算总功。因此，他需要的测量仪器有弹簧测力计和刻度尺。 7． 斜面 0.48 竖直提升小车所做的功W2/J 越缓 不可以 盘山公路 【详解】（1）[1]由图可知，该实验在斜面上完成，所以需要沿斜面匀速拉动小车运动。 （2）[2]已知小车在斜面上受到的拉力为0.6N，移动的距离为0.8m，则斜面提升小车做功为 [3]利用斜面的目的是将物体提升一定的高度，所以还需要计算小车在竖直方向上做的功，即W2。 （3）[4]由上述表格可知，当斜面越陡时，需要的拉力越大，即斜面越缓越省力。 [5]分析计算可知，利用斜面做的功大于直接竖直方向提升物体所做的功，因此利用斜面提升物体不可以省功。 [6]生活中利用斜面这一机械的有盘山公路等。 8．(1)省 (2)55.6% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【详解】（1）由记录的数据可以看出斜面的倾斜程度越缓时，沿斜面的拉力F越小，则斜面越省力。 （2）物体重G=5N提升高度h=0.5m克服物块重力做的有用功为 拉力F4=4.5N拉力移动的距离s=1m拉力做的总功为 则斜面的机械效率为 （3）[1]分析表格中的第2列和第7列可知，斜面越倾斜机械效率越大，则斜面的机械效率与倾斜程度有关。 [2]分析第2次和第4次实验数据可知，接触面越粗糙机械效率越小，斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关。 （4）实验过程中，用弹簧测力计的拉力F要同时克服摩擦力f和物体的一部分重力，因此属多力平衡；根据可知W额小于W总，即fs小于Fs，斜面的长相同，所以f＜F。 9．(1)62.5% (2)越高 (3)1 【详解】（1）第四次（最陡）实验的有用功 W有=Gh=5N×0.3m=1.5J 总功为 W总=Fs=2.4N×1m=2.4J 机械效率为 （2）实验数据表明：在物重、斜面粗糙程度相同的情况下，斜面倾斜程度越大斜面机械效率越高。 （3）根据功的原理，我们有 W总=W有​+W额其中，W额 是额外功，它等于物体克服摩擦力所做的功，即 W额=fs。将第一次实验的数据代入公式，我们得到 10．(1)左 (2) 相同 变大 变小 (3)粗糙程度 【详解】（1）验时要使木板的倾斜角变大，由图可知，应该把木板下面的木块向左移动。 （2）[1][2][3]由题可知，第4次：铺上棉布，变粗糙，斜面高 ，斜面长 ，物块重力 ，拉力 。与第2次比较：，，，，即两次实验h和G相同，由W=Gh可知有用功相同。第2次总功： 第4次总功 即总功变大，由机械效率 可知，有用功相同，总功变大，机械效率变小。 （3）由题可知，第4次与第2次相比，倾斜程度相同，但粗糙程度不同，机械效率不同。第1、2、3次，斜面粗糙程度相同，倾斜程度不同，机械效率不同。所以斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关。 11． 左 60 1 无关 w见解析 变大 【详解】（1）斜面的倾角靠长木板下面的垫木左右移动来改变，所以垫木向左移，倾角变大。 （3）[1]第①次实验斜面的机械效率 [2]第②次实验中的额外功为： 则摩擦力 （4）[1]通过对比实验①、②数据，发现两次实验倾角相同，物块重力不同，机械效率都是60%，所以可知斜面的机械效率与物体的重力无关。 [2]通过对比实验②、③数据，控制物体的重力相同，改变的是斜面的倾角，且倾角越大机械效率越高，故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高。 （5）滑动摩擦力大于滚动摩擦力，若将物块换成等质量的有轮小车做实验，小车受到的摩擦力变小，每组数据中测力计的示数将变小，所做的额外功变小，有用功不变，有用功占总功的比例增大，则机械效率变大。 12．(1)匀速直线 (2)66% (3) A 摩擦力增大 (4)选择1、3进行比较，且斜面倾角越大，机械效率越高 【详解】（1）为了保证弹簧测力计的示数稳定，应沿斜面向上匀速直线拉动木块。 （2）第2次实验中斜面的机械效率 （3）[1]对比1、2两次实验的数据，控制的是斜面倾角相同，改变的是物体的重力，因此，是探究斜面的机械效率与物体重力的关系，即验证的是猜想A。 [2]沿着斜面拉物体时，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功，由表中1、2两次的数据可知，1、2两次斜面的倾角不变，第2次物体的重力大于第1次物体的重力，因此，第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力，由滑动摩擦力的影响因素可知，第2次物体受到斜面的摩擦力大于第1次物体受到斜面的摩擦力，由可知，第2次的额外功大于第1次的额外功。 （4）[1]要验证猜想B，即验证“斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关”，根据控制变量法可知，需控制物重不变，改变斜面的倾角，所以分析对比1、3两次实验，对比1、3两次实验的数据，控制的是物体的重力相同，改变的是斜面倾角，且斜面倾角越大，机械效率越高。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $