Question

16．如圖所示，下面是某同學(xué)做探究“斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度、斜面的傾斜程度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到如表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

	斜面與水平面夾角	小車的重力G/N	斜面的粗糙程度	斜面的高度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	機(jī)械效率%
第一組	20°	2.1	玻璃面	0.09	0.6	0.5	0.189	0.30	63
第二組	30°	2.1	玻璃面	0.21	1.1	0.5	0.441	0.55	80.2
第三組	45°	2.1	玻璃面	0.36	1.8	0.5
第四組	45°	2.1	棉布面	0.36	2.0	0.5	0.756	1.00	75.6

（1）此探究實(shí)驗(yàn)是采用了控制變量法的物理研究方法．
（2）請(qǐng)將如表中第三組中的空格補(bǔ)充完整：有用功：0.756J，總功：0.9J，機(jī)械效率：84%．
（3）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．
（4）請(qǐng)你根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出要探究的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
比較第1、2、3組，可得到的結(jié)論：斜面的光滑程度相同時(shí)，斜面的斜面的傾斜角度越大，機(jī)械效率越高．
比較第3、4組，可得到的結(jié)論：斜面的傾斜角度相同時(shí)，斜面的表面越粗糙，機(jī)械效率越低．

Answer 1

分析 （1）斜面的機(jī)械效率與斜面的高度、斜面的長度、斜面的粗糙程度等多個(gè)因素有關(guān)，研究斜面機(jī)械效率與其中某個(gè)因素的關(guān)系時(shí)必須采用控制變量法的思想；
（2）斜面的有用功是克服小車重力做的功，用公式W_有用=Gh計(jì)算，總功是拉力做的功，用公式W_總=FS計(jì)算，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，用公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$計(jì)算；
（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；
（4）采用控制變量法思想探究的實(shí)驗(yàn)，在得實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)，找準(zhǔn)變量和不變量，然后根據(jù)控制變量法結(jié)論的一般形式“在（　�。┮欢〞r(shí)，（　�。┰剑ā　。�，（　　）越（　�。�”歸納總結(jié)．

解答 解：（1）從實(shí)驗(yàn)記錄表中可以看出，實(shí)驗(yàn)的因素比較多有斜面的夾角、斜面的粗糙程度、斜面的高度、斜面的長度等多個(gè)因素，有些因素相同，有些因素不同，這正是控制變量法思想的體現(xiàn)．
（2）有用功W_有用=Gh=2.1N×0.36m=0.756J，總功W_總=FS=1.8N×0.5m=0.9J，機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.756J}{0.9J}$×100%=84%；
（3）比較數(shù)據(jù)：θ₃＞θ₂＞θ₁時(shí)，則拉力F₃＞F₂＞F₁，斜面越陡，需要的拉力越大；
（4）斜面的傾斜程度通過斜面與水平面的夾角體現(xiàn)，夾角越大斜面的傾斜程度越大，分析第1、2、3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，斜面的光滑程度相同時(shí)，斜面的斜面的傾斜角度越大，機(jī)械效率越高；分析第3、4兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，斜面的傾斜角度相同時(shí)，斜面的表面越粗糙，機(jī)械效率越低．
故答案為：（1）控制變量法；（2）0.756J、0.9J、84%；（3）大；（4）結(jié)論一：斜面的光滑程度相同時(shí)，斜面的傾斜角度越大，機(jī)械效率越高；
結(jié)論二：斜面的傾斜角度相同時(shí)，斜面的表面越粗糙，機(jī)械效率越低．

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)考查了斜面機(jī)械效率的計(jì)算，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，歸納總結(jié)的能力，是科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的考查重點(diǎn)，符合新課改的理念．