Question

在探究“斜面的機械效率”的實驗中，有些同學提出“斜面的傾斜程度與斜面的機械效率有怎樣的關系？”針對這個問題，我班的同學利用同一木板，搭成不同傾角的斜面，將同一小車沿斜面勻速拉動，實驗過程如下
A．用彈簧測力計測得小車的重力G．
B．用木板作斜面，如圖所示．把一個小車通過細繩與彈簧測力計連接，拉動彈簧測力計，把小車勻速拉上斜面．
C．分別測出拉力F，小車移動的距離S和升高的高度h
D．改變斜面的高度，做三次實驗，記錄實驗數據如表：

實驗 次數	斜面傾 斜程度	小車重 G/N	小車上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	小車移動 距離S/m	有用功 W/J	總功W/J	機械 效率η
1	較緩	4.0	0.2	0.9	1.2		1.08
2	較陡	4.0	0.3	1.2	1.2			83%
3	最陡	4.0	0.4	1.5	1.2	1.6

（1）你將一位同學做三次實驗的計算所缺數據填入表格中．（六個空）
（2）分析實驗數據可知，在粗糙程度相同的情況下，斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：

 

．
（3）分析實驗數據可知：在粗糙程度相同的情況下，斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關系是：

 

．
（4）如果該同學還要進一步探究“斜面機械效率與物重的關系”，實驗時應控制小車移動的距離、

 

和

 

不變．
（5）除了上述實驗結論，你另外提出一條提高斜面機械效率的合理化建議

 

．

Answer 1

分析：（1）根據W_有=Gh和W_總=FS分別求出有用功和總功，然后根據η=

W有

W總

求出機械效率；
（2）分析1、2、3三次實驗數據，在斜面傾斜程度不同的情況下拉力的大小關系得出結論；
（3）分析1、2、3三次實驗數據，在斜面傾斜程度不同的情況下機械效率的大小關系得出結論；
（4）要分析斜面機械效率和物重的關系，就要采用控制變量法控制斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度一定；
（5）有用功一定時，額外功越少，機械效率越高；額外功一定時，有用功越多，機械效率越高．

解答：解：（1）W_1有=G₁h₁=4N×0.2m=0.8J；η₁=

W1有

W1總

×100%=

0.8J

1.08J

×100%=74%；
W_2有=G₂h₂=4N×0.3m=1.2J，W_2總=F₂S₂=1.2N×1.2m=1.44J；
W_3總=F₃S₃=1.5N×1.2m=1.8J，η₃=

W3有

W3總

×100%=

1.6J

1.8J

×100%=89%；
（2）分析1、2、3次的實驗數據可以發(fā)現，在小車重力一定時，斜面的傾斜程度越大，越費力；
（3）分析1、2、3次的實驗數據可以發(fā)現，在斜面粗糙程度一定時，斜面傾斜程度越大，機械效率越高；
（4）影響斜面機械效率的因素有兩個：斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度，要探究斜面機械效率和物重的關系，就要控制斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度一定．
（5）由η=

W有

W總

可知，有用功一定時，額外功越少，機械效率越高；額外功一定時，有用功越多，機械效率越高；因此減小接觸面的粗糙程度或增加物重可以減小摩擦力．
故答案為：（1）0.8；74%；1.2；1.44；1.8；89%；（2）斜面越陡越費力；（3）斜面越陡機械效率越高；（4）斜面的粗糙程度；斜面的傾斜程度；（5）增加物重．

點評：解答此題我們首先要知道影響斜面機械效率的因素有：斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度；控制變量法是初中物理最常見的一種探究方法，我們要學會使用控制變量法．