Question

15．如圖所示是某同學(xué)“探究斜面”實驗裝置圖．實驗前他做了如下猜想：
A．斜面的機械效率可能與斜面的粗糙程度有關(guān)．
B．斜面的機械效率可能與斜面的傾斜度有關(guān)．
他在實驗時用彈簧測力計拉著同一木塊沿斜面向上做勻速直線運動，分別做了四次實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	斜面傾斜程度	斜面粗糙 程度	木塊重量G/N	斜面高h(yuǎn)/m	拉力F/N	斜面長 s/m	有用功 W有/J	總功W總/J	機械效率 η
1	較緩	木板表面	2	0.1	0.6	0.5	0.2	0.3	67%
2	較陡	木板表面	2	0.2	1	0.5	0.4	0.5	80%
3	最陡	木板表面	2	0.3	1.4	0.5	0.6	0.7	86%
4	最陡	毛巾表面	2	0.3	1.6	0.5

（1）實驗中，測有用功和總功的原理是W_有=Gh、W_總=Fs，測機械效率的原理是η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$．
（2）彈簧測力計應(yīng)沿斜面方向勻速拉動，且運動中（靜止時/運動中）讀數(shù)．
（3）請將上表所缺的數(shù)據(jù)補充完整．
（4）比較3、4兩次實驗可知猜想A是正確的．
（5）比較1、2、3次實驗得到的結(jié)論是：當(dāng)斜面粗糙程度、木塊重量相同時，斜面越陡沿斜面的拉力越大，機械效率越高．
（6）從數(shù)據(jù)可知斜面可以省力，但不能省功．（力/功）
（7）若要探究斜面機械效率與物重的關(guān)系，簡述實驗方案保持粗糙程度和傾斜程度不變，只改變物體的重力進(jìn)行試驗即可．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W_有用=Gh計算有用功，根據(jù)W_總=Fs計算總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計算機械效率；
（2）要正確測出拉力的大小，需要沿斜面勻速向上拉動測力計；在拉動彈簧測力計時，不僅要克服物體和動滑輪的重力，而且要克服摩擦做功；
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用功的計算公式求出有用功與總功，然后由效率公式求出斜面的效率；
（4）要驗證猜想A、斜面的機械效率可能與斜面的粗糙程度有關(guān)，應(yīng)控制物體重力、斜面傾斜程度、斜面高度相同而斜面粗糙程度不同，分析表中實驗數(shù)據(jù)，然后答題；
（5）根據(jù)表中1、2、3三次實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用控制變量法分析答題；
（6）使用斜面可以省力，但不可以省功；
（7）若想探究斜面的機械效率與物重的關(guān)系，必須控制其它因素不變，只改變物體的重力．

解答 解：
（1）測量有用功的原理：W_有=Gh，測量總功的原理：W_總=Fs；測量機械效率的原理：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；
（2）要正確地測出拉力的大小，需沿斜面向上勻速拉動測力計；
若在靜止時讀數(shù)，此時測得的拉力沒有克服摩擦力，所以計算出的總功偏小，所以需要在運動中讀數(shù)；
（3）由表中第四組實驗數(shù)據(jù)可知，W_有=Gh=×0.3m=0.6J，W_總=Fs=1.6N×0.5m=0.8J，
斜面效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.6J}{0.8J}$×100%=75%；
（4）由表中3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可知，在斜面粗糙程度不同而斜面的傾斜程度相同時，斜面的效率不同，由此可知，斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有關(guān)，故猜想A正確；
（5）由表中第1、2、3此實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)斜面粗糙程度、木塊重量相同時，斜面越陡沿斜面的拉力越大，機械效率越高；
（6）由數(shù)據(jù)分析可知，使用斜面時，拉力小于重力，但總功總大于有用功，即使用斜面可以省力，但不可以省功；
（7）若想探究斜面的機械效率與物重的關(guān)系，則要保持粗糙程度和傾斜程度不變，只改變物體的重力進(jìn)行試驗即可．
故答案為：（1）W_有=Gh、W_總=Fs；η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；（2）斜面；勻速；運動中；（3）0.6；0.8；75%；（4）3、4；（5）大；高；（6）力；功；（7）保持粗糙程度和傾斜程度不變，只改變物體的重力進(jìn)行試驗即可．

點評 本題考查了求功、斜面的效率、實驗數(shù)據(jù)分析等問題，熟練應(yīng)用功的計算公式、效率公式、應(yīng)用控制變量法認(rèn)真分析實驗數(shù)據(jù)即可正確解題．