Question

17．用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表：

实验次数	物体种类	物重G/N	斜面高h/cm	沿斜面的拉力F/N	斜面长s/cm	机械效率η/%
1	木块	4	15	1.1	90	60.6
2	小车	4	15		90

（1）沿斜面拉动物体时，应使其作匀速直线运动．
（2）根据图中第2次测力计的示数F为．可知此次机械效率为95.2%．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大．（选填“越大”、“越小”或“不变”）．
（3）第1次实验中，额外功是0.39J，木块所受摩擦力为0.43N．
（4）第1次实验中，若该斜面是光滑的，则弹簧秤的示数为0.67N．

Answer 1

分析 （1）从实验操作方便的角度考虑，要测量沿斜面的拉力，就要让木块做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；
（2）先读出弹簧测力计的示数，然后根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出机械效率；比较两次机械效率的大小即可判断；
（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；
（4）如果斜面是光滑的，此时摩擦力为0，额外功为0，所以W_总=W_有，利用F=$\frac{{W}_{总}}{s}$求出此时的拉力．

解答 解：
（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动．
（2）由图可知，第2次实验弹簧测力计的示数即拉力F=0.7N，
则斜面的机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.15m}{0.7N×0.9m}$×100%≈95.2%．
比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大．
（3）由第1次实验的数据可知，
沿斜面拉木块做的有用功W_有=Gh=4N×0.15m=0.6J，
拉力做的总功W_总=Fs=1.1N×0.9m=0.99J，
则额外功W_额=W_总-W_有=0.99J-0.6J=0.39J，
由W_额=fs得，木块所受摩擦力f=$\frac{{W}_{额}}{s}$=$\frac{0.39J}{0.9m}$≈0.43N．
（4）如果斜面是光滑的，则有W_总=W_有=0.6J，根据W_总=Fs可得，
此时的拉力为F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{0.6J}{0.9m}$≈0.67N，所以弹簧测力计的示数为0.67N．
故答案为：（1）匀速直线；（2）95.2；摩擦力；越大；（3）0.39；0.43；（4）0.67．

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．