Question

【題目】如圖甲所示是某一學(xué)習(xí)小組探究“斜面的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)裝置．小名猜想斜面的機(jī)械效率可能跟斜面的粗糙程度有關(guān)，小悅猜想斜面的機(jī)械效率可能跟斜面的傾斜程度有關(guān).表格是其中一位同學(xué)在其它條件一定時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	斜面的傾 斜程度	物塊重 力G/N	斜面高 度h/m	拉力 F/N	斜面長(zhǎng) 度S/m	機(jī)械效 率η
1	較緩	10	0.2	5.5	1	36.4%
2	較陡	10	0.4	7.0	1	57.1%
3	最陡	10	0.6	8.5	1	70.6%

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，沿斜面拉動(dòng)木塊時(shí)，為使測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)盡量使木塊做_____運(yùn)動(dòng)。

(2)通過(guò)比較表格中“_____”和“_____”兩欄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，可知斜面是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械．

(3)表格實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了_____（小名/小悅）的猜想，結(jié)論是：在其它條件一定時(shí)，斜面_____，機(jī)械效率越高。

(4)第一次實(shí)驗(yàn)中，物塊所受斜面的摩擦力為_____N。

(5)請(qǐng)你進(jìn)一步分析了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合所學(xué)物理知識(shí)，解決下列關(guān)于斜面的物理問(wèn)題．圖乙中斜面1的長(zhǎng)度小于斜面2的長(zhǎng)度，木塊從斜面頂端由靜止釋放后沿著斜面下滑，該過(guò)程中斜面對(duì)木塊的支持力_____（做功/不做功）．木塊到達(dá)斜面1、2底端時(shí)的速度分別為v1、v2，若斜面光滑，則v1_____v2（大于/小于/等于）；若斜面粗糙程度相同，則v1_____v2（大于/小于/等于）。

Answer 1

【答案】勻速直線 物塊重力 拉力 小悅 傾斜程度越大（或越陡） 3.5 不做功 等于 大于

【解析】

(1)[1]實(shí)驗(yàn)時(shí)，沿斜面拉動(dòng)木塊時(shí)，為使測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)盡量使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)；

(2)[2][3]比較表中“物塊重力”和“拉力”兩欄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)知道，在同一次實(shí)驗(yàn)中，拉力總是小于重力的，由此可知，斜面是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械；

(3)[4]由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知道，實(shí)驗(yàn)控制了斜面長(zhǎng)度不變而高度不斷變化，即斜面的傾斜程度不斷變化，實(shí)驗(yàn)研究的是斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響，所以，是驗(yàn)證小悅的猜想；

[5]分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知道：在物體重力與斜面長(zhǎng)度不變時(shí)，斜面傾斜程度越大（或越陡），斜面的機(jī)械效率越高；

(4)[6]由表中第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知道，有用功是：

W有=Gh=10N×0.2m=2J，

總功是：

W總=Fs=5.5N×1m=5.5J，

則額外功是：

W額=W總 -W有 =5.5J-2J=3.5J，

因?yàn)?/span>W額 =fs，所以物塊所受斜面的摩擦力是：

；

(5)[7]由于木塊從斜面頂端由靜止釋放后沿著斜面下滑，斜面對(duì)木塊的支持力垂直于斜面向上（即支持力與移動(dòng)的距離垂直），即木塊在支持力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，故支持力不做功；

[8]若斜面光滑，木塊從斜面頂端由靜止釋放后沿著斜面下滑時(shí)，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，同一木塊在斜面1和2上的高度相同，重力勢(shì)能相同，故到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能相同，速度相同，即v1 等于v2；

[9]若斜面粗糙程度相同，斜面2的傾斜程度小，木塊對(duì)斜面的壓力大，滑動(dòng)摩擦力大，且斜面2更長(zhǎng)，則克服摩擦所做的額外功多，所以，木塊到達(dá)斜面2底端時(shí)動(dòng)能小、速度小，即v1大于v2。