Question

15．小芳同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)高度可調(diào)節(jié)的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系，如圖所示．她首先測出小車重，然后用彈簧測力計(jì)沿斜面拉動小車，調(diào)節(jié)斜面傾斜角θ的大小多次測量，得到下表所示的數(shù)據(jù)：

斜面傾 斜角θ	小車重 G/N	斜面高 h/m	斜面長 s/m	拉力 F/N	有用功 W有/J	總功 W總/J	機(jī)械效 率η
12°	5	0.2	1	2.1		2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5		69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3

（1）請你替小芳在上表中的空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)．
（2）分析上表中的數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：斜面傾斜角度越小，斜面越省力，斜面的機(jī)械效率越低．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中拉力的方向應(yīng)與斜面平行．
（4）若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，則要保持斜面傾斜角度不變，斜面的光滑程度不變，只改變小車的物重．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分別求出有用功、總功，根據(jù)效率公式求出斜面的效率；
（2）縱向分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出不變的量和變化的量，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)得出結(jié)論．
（3）利用斜面提升重物，額外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必須與摩擦力方向保持在同一條直線上，故拉力的方向應(yīng)與斜面平行；
（4）根據(jù)控制變量法，若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，必須控制其它影響機(jī)械效率的因素不變，只改變物體的重力．

解答 解：（1）斜面傾斜角θ=12°時(shí)做的有用功：
W_有1=G₁h₁=5N×0.2m=1.0J，
斜面傾斜角θ=30°時(shí)做的有用功：
W_總2=F₂s₂=3.6N×1m=3.6J；
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，斜面傾斜角θ=30°時(shí)斜面的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{總3}}$×100%=$\frac{3.5J}{4.3J}$×100%≈81.4%．如下表所示：

斜面傾 斜角θ	小車重 G/N	斜面高 h/m	斜面長 s/m	拉力 F/N	有用功 W有/J	總功 W總/J	機(jī)械效 率η
12°	5	0.2	1	2.1	1.0	2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	3.6	69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	81.4%

（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：拉動同樣重的小車，斜面傾斜角θ越小，所用的拉力越小，斜面越省力，斜面的機(jī)械效率越低；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中拉力的方向應(yīng)與斜面平行；
（4）由（2）知，斜面傾斜角度影響機(jī)械效率的大小，若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，則要保持斜面傾斜角度不變，只改變小車的重力進(jìn)行試驗(yàn)即可．
故答案為：（1）如上表所示；（2）小；低；（3）平行；（4）斜面傾斜角度；小車的物重大小．

點(diǎn)評 本題考查了求功、斜面效率、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及歸納結(jié)論的能力、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及控制變量法的運(yùn)用等問題．難度適中．