Question

1．在探究“斜面的機(jī)械效率高低與斜面的傾斜程度有什么關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用沿斜面向上的力F拉動(dòng)木塊，使木塊從斜面底端勻速運(yùn)動(dòng)到斜面頂端，如圖所示．多次改變斜面傾斜程度，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)回答下列問題：

斜面 傾斜度	木塊重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面 拉力F/N	斜面長 s/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	斜面的 機(jī)械效率
較緩	4	0.1	1.2	1	0.4	1.2	33.3%
較陡	4	0.2	1.6	1	0.8	1.6	50%
最陡	4	0.4		1		2.5

（1）當(dāng)斜面“最陡”時(shí)，沿斜面拉力為2.5N；做的有用功為1.6J；做的額外功為0.9J，做額外功的原因是斜面存在摩擦力，斜面的機(jī)械效率為64%．
（2）通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，需要的拉力越大．
（3）根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你可以獲得該實(shí)驗(yàn)探究的初步結(jié)論是：斜面越陡，機(jī)械效率越高．  
（4）我們?nèi)绻麑?duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)一下，用帶有滑輪的長木板（如圖所示）做實(shí)驗(yàn)?zāi)阆胂脒@樣的改進(jìn)會(huì)有什么好處？拉木塊時(shí)，能使木塊所受拉力的方向與木板的方向平行（只答出一條即可）

Answer 1

分析 （1）①知道總功和斜面的長度，根據(jù)W_總=Fs求出拉力大��；
②知道物體重力和物體升高的距離，根據(jù)W_有=Gh求出有用功；
③已知有用功和總功，根據(jù)W_總=W_有+W_額求出額外功；
④在斜面上勻速拉動(dòng)物塊的過程中，克服重力做的功是有用功，克服摩擦力做額外功；
⑤利用機(jī)械效率公式得到斜面的機(jī)械效率；
（2）比較第1列和第4列中的結(jié)果，可得出斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系；
（3）比較第1列和最后一列的結(jié)果可得出斜面機(jī)械效率與傾斜程度的關(guān)系；
（4）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力時(shí)，要其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣的示數(shù)才準(zhǔn)確，據(jù)此分析滑輪在實(shí)驗(yàn)中的作用．

解答 解：
（1）①根據(jù)W_總=Fs，由表格數(shù)據(jù)可知，
當(dāng)斜面“最陡”時(shí)，沿斜面拉力為：F=$\frac{{W}_{總}}{s}$=$\frac{2.5J}{1m}$=2.5N；
②有用功為：W_有=Gh=14N×0.4m=1.6J；
③根據(jù)W_總=W_有+W_額可知，額外功為：根據(jù)W_額=W_總-W_有=2.5J-1.6J-0.9J；
④因?yàn)槲矬w沿斜面上升時(shí)，要克服摩擦力所做的功為額外功；
⑤斜面的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{1.6J}{2.5J}$×100%=64%；
（2）在物體重力、斜面長度、斜面粗糙粗糙程度一定時(shí)，斜面越陡，拉力越大，即越費(fèi)力；
（3）在物體重力、斜面長度、斜面粗糙粗糙程度一定時(shí)，斜面越陡，機(jī)械效率越高，所以在其它條件相同時(shí)，斜面越陡，機(jī)械效率越高；
（4）利用滑輪改變了一下繩子的方向，使木塊所受拉力的方向與木板的方向始終平行，使示數(shù)更加準(zhǔn)確穩(wěn)定，讀數(shù)時(shí)也更方便．
故答案為：（1）2.5；1.6；0.9；斜面存在摩擦力；64；（2）大；（3）斜面越陡，機(jī)械效率越高；（4）拉木塊時(shí)，能使木塊所受拉力的方向與木板的方向平行．

點(diǎn)評(píng) 在探究“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度和粗糙程度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，要明確每次探究的目的，根據(jù)控制變量法的要求，控制其中一個(gè)量不變，再探究斜面機(jī)械效率與另一個(gè)變量的關(guān)系．當(dāng)然，為了使彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)更加準(zhǔn)確穩(wěn)定，采取一定的措施還是很必要的．