Question

4．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，得到如表數(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	（a）	2.1	47.6
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	（b）	69.4
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	（c）

（1）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)沿平行于斜面向上方向拉小車使其勻速直線運(yùn)動．
（2）表格中的三處空格中的是數(shù)據(jù)應(yīng)為：（a）1.0；（b）3.6；（c）81.4．
（3）分析表中的數(shù)據(jù)可得的結(jié)論是：斜面傾斜角越大，斜面拉力越大，斜面的機(jī)械效率越高．
（4）若將小車換成等質(zhì)量的木塊做實(shí)驗(yàn)，則每組數(shù)據(jù)中測力計(jì)的示數(shù)將變大（變大/變小/不變），機(jī)械效率將變�。ㄗ兇�/變小/不變）．
（5）你還知道斜面的機(jī)械效率與斜面粗糙程度與斜面傾角；物體的重力有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）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，且勻速拉動物體．
（2）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用功的計(jì)算公式、效率公式分析答題．
（3）分析表格數(shù)據(jù)時(shí)，雖然拉力和機(jī)械效率的變化是因斜面的傾斜度的改變而引起的，但我們先比較省力時(shí)，傾斜度是如何變化，然后比較機(jī)械效率的變化．
（4）滑動摩擦大于滾動摩擦，根據(jù)摩擦力的變化、效率公式分析答題．
（5）若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，必須控制其它因素不變，只改變物體的重力．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中拉力的方向應(yīng)平行于斜面向上，小車在斜面上應(yīng)做勻速直線運(yùn)動．
（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的有用功：W_有用1=Gh₁=5N×0.2m=1.0J；
第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)的總功：W_總2=F₂L=3.6N×1m=3.6J；
第三次實(shí)驗(yàn)的效率：η₃=$\frac{{W}_{3有用}}{{W}_{3總}}$×100%=$\frac{3.5J}{4.3J}$×100%≈81.4%；
（3）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，θ₃＞θ₂＞θ₁時(shí)，則拉力F₃＞F₂＞F₁，機(jī)械效率η₃＞η₂＞η₁；
由此可知：斜面傾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的機(jī)械效率越高．
（4）滑動摩擦力大于滾動摩擦力，若將小車換成等質(zhì)量的木塊做實(shí)驗(yàn)，木塊受到的摩擦力變大，每組數(shù)據(jù)中測力計(jì)的示數(shù)將變大，所做的額外功變大，總功變大，有用功不必，則機(jī)械效率將變�。�
（5）若想探究斜面的機(jī)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(yàn)即可．
故答案為：（1）平行于斜面向上；勻速直線；（2）1.0；3.6；81.4；（3）大；高；（4）變大；變小；（5）斜面粗糙程度與斜面傾角；物體的重力．

點(diǎn)評 本題目的是探究影響斜面機(jī)械效率的因素有哪些，考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的綜合分析等，必須熟練掌握控制變量法．