Question

如图所示，在探究斜面机械效率的实验中，把木块沿斜面匀速拉动时，测得数据如下表：

木块的重力G/N	斜面的高度h/m	沿斜面的拉力F/N	斜面长s/m
10	1	3	5

（1）斜面的机械效率=______．
（2）画出木块所受力的示意图．
（3）摩擦是影响斜面机械效率的重要因素，把物体拉上斜面，就要克服物体和斜面间的摩擦力作额外功．如果斜面光滑程度相同，请对下面两个问题做出正确判断，并从物体受力情况的变化来分析影响斜面机械效率的原因
①如果斜面长度相同而高度增大，机械效率怎样变化？为什么？
②如果斜面高度相同而长度增大，机械效率怎样变化？为什么？

Answer 1

解：（1）有用功W=Gh=10N×1m=10J，
总功W_总=Fs=3N×5m=15J，
斜面的机械效率：
η=×100%=×100%≈66.67%．
（2）匀速拉动木块向上运动时，
木块受竖直向下的重力G、平行于斜面向上的拉力F、平行于斜面向下的摩擦力f、垂直于斜面向上的支持力N，
从木块的重心，沿各力的方向作有向线段，
作出各力的示意图，木块受力示意图如图所示：
（3）①斜面长度相同而高度增大时，
木块受到的摩擦力减少，由于斜面长度不变，
则克服摩擦力做的额外功减少；
斜面的高度增大，有用功W=Gh增大，
有用功增大，而额外功减小，斜面的机械效率增大．
②如果斜面高度相同，有用功W=Gh不变；
斜面的长度增大，克服摩擦力做的额外功增大；
总功等于有用功与额外功之和，总功增大，
有用功不变，总功变大，则斜面的机械效率减小．
故答案为：（1）66.67%；（2）木块受力示意图如图所示．
（3）①机械效率增大；因为克服摩擦力所做的额外功减小；
②机械效率减小；因为克服摩擦力所做的额外功增加．
分析：（1）根据表中实验数据，由功的计算公式W=Fs求出有用功与总功，然后由效率公式求出斜面的机械效率．
（2）对木块受力分析，从力的作用点，沿力的方向作有向线段，即可作出物体受力的示意图．
（3）根据具体情景，分析克服摩擦力所做的额外功如何变化，然后得出结论．
点评：本题考查了求斜面的机械效率、作木块受力示意图、分析斜面高度或长度变化时，斜面的机械效率如何变化等问题，
熟练应用功的计算公式、效率公式、掌握作力的示意图的方法、会判断克服摩擦力所做额外功的多少，即可正确解题．