Question

7．為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系，曉龍同學利用長木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊、小車等器材設計了如圖所示的實驗裝置，實驗測量的數(shù)據(jù)如表

實驗 次數(shù)	斜面傾斜 程度	小車重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉 力　F/N	斜面長度 s/m	機械 效率
l	較緩	3	0.2	1.6	l	37.5%
2	較陡	3	0.3	1.8	1
3	最陡	3	0.4	2.0	1	60%

請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問題：
（1）在第2次實驗中，斜面的機械效率是50%．
（2）斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系是斜面傾斜程度越大，機械效率越高（斜面越陡，機械效率越高）．
（3）在實驗中，用彈簧測力計拉物體在斜面上做勻速直線運動，物體受到的摩擦力f與拉力F的大小關系為f小于F（選填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）斜面的機械效率還可能與斜面的粗糙程度有關．

Answer 1

分析 （1）機械效率等于有用功和總功的比值，即η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%，故在該題中，克服木塊重力所做的功是有用功，沿斜面向上的拉力所做的功是總功，故再據(jù)機械效率的計算公式即可得出答案；
（2）分析斜面在不同傾斜程度的情況下的機械效率的數(shù)值即可得出機械效率與斜面傾斜度的關系；
（3）根據(jù)物體的受力情況分析拉力與摩擦力間的關系；
（4）在有用功相同的情況下，機械效率的大小與額外功的大小有關，且由于木塊克服斜面的摩擦所做的功是額外功，故能判斷出斜面的機械效率還可能與什么因素有關．

解答 解：（1）在第二次試驗中的有用功為：W_有=Gh=3N×0.3m=0.9J； 總功為：W_總=FS=1.8N×1m=1.8J；斜面的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.9J}{1.8J}$×100%=50%．
（2）分析題目中的三次試驗不難看出，表格中斜面的傾斜程度變化，物重不變，同一斜面即粗糙程度不變，但是斜面的機械效率是不同的，故能看出的結論是：斜面傾斜程度越大，機械效率越高（斜面越陡，機械效率越高）；
（3）物體沿斜面向上做勻速直線運動時，物體受到平行于斜面向下的滑動摩擦力f、平行于斜面向下的重力的分力、平行于斜面向上的拉力F作用，處于平衡狀態(tài)，拉力F大于摩擦力f，f小于F．
（4）有用功相同的情況下，機械效率的大小與額外功的大小有關，且由于木塊克服斜面的摩擦所做的功是額外功，故能判斷出斜面的機械效率與斜面的粗糙程度（斜面材料）有關，故為了通過實驗驗證你的猜想，還需要補充粗糙程度不同的斜面（材料不同的長木板或斜面）這一器材．
故答案為：（1）50%；（2）斜面傾斜程度越大，機械效率越高（斜面越陡，機械效率越高）；（3）勻速直線；小于；（4）斜面的粗糙程度．

點評 了解實驗的原理，才能利用公式求出最終的機械效率，也才能選對儀器，明確需要測量的數(shù)據(jù)．這里同樣用到了控制變量法，是我們應該注意的，并且在分析實驗的數(shù)據(jù)時，一定要選取在相關條件不變時，觀察機械效率是否與要研究的量是否有關，這樣才更為嚴密．