Question

3．小华想“探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？”提出以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关．
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关．
他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验，记录的实验数据如下表：

实验次数	物重G/N	斜面高h/m	斜面长s/m	沿斜面拉力F/N	机械效率
1	5	0.3	1.25	2.0
2	8	0.3	1.25		60%
3	8	0.4	1.25	3.8	67%

（1）第1次实验中，斜面的机械效率为60%，第2次实验中，沿斜面的拉力为3.2N，通过对比实验1、2数据，可验证小华的猜想A（填写字母）．
（2）实验时要使斜面高变大，应该把木板下面的木块向左移动（选填“左”或“右”）；通过对比实验2、3两种数据，可知斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关．
（3）第1次实验中，物体所受摩擦力为0.8N．

Answer 1

分析 （1）①根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第1次实验中机械效率；
②根据W_有=Gh计算第2次实验的有用功；根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出第2次实验的总功，然后根据W_总=Fs求出第2次实验中，沿斜面的拉力；
③对比实验1、2的数据发现，控制的是斜面的倾角，改变的是物体的重力，据此进行分析；
（2）①斜面的倾角指的是木板与水平面的夹角，斜面倾角变大，就是木板与水平面的夹角变大；
②对比实验2、3的数据发现，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角，据此得出结论；
（3）先根据W_有=Gh和W_总=Fs分别求出有用功和总功，然后根据W_额=W_总-W_有求出额外功，克服摩擦力做功就是额外功，利用f=$\frac{{W}_{额}}{s}$求出摩擦力．

解答 解：
（1）①第1次实验斜面的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{5N×0.3m}{2N×1.25m}$×100%=60%；
②第2次实验中的有用功为：W_有=Gh=8N×0.3m=2.4J，
根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可知，
第2次实验总功为：W_有=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{2.4J}{60%}$=4J，
根据W_总=Fs可知，
第2次实验中，沿斜面的拉力为：F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{4J}{1.25m}$=3.2N；
③对比实验1、2的数据，控制的是斜面的斜面倾角，改变的是物体的重力，因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，即验证的是猜想A；
（2）①斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小；
②对比实验2、3的数据，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角，且倾角越大效率越高，故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；
（3）由第1次实验的数据可知，
沿斜面拉物体做的有用功W_有=Gh=5N×0.3m=1.5J，
拉力做的总功W_总=Fs=2N×1.25m=2.5J，
则额外功W_额=W_总-W_有=2.5J-1.5J=1J，
由W_额=fs得，物体所受的摩擦力为：f=$\frac{{W}_{额}}{s}$=$\frac{1J}{1.25m}$=0.8N．
故答案为：（1）60%；3.2；A；（2）左；2、3；（3）0.8．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据分析、以及斜面机械效率计算的掌握情况，应用控制变量法、认真分析实验数据即可正确解答，尤其要注意摩擦力的求法，是最容易出错的地方．