Question

小刚同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示．她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面倾 斜角θ	小车重G/N	斜面高 h/m	斜面长 s/m	拉力 F/N	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械 效率η
12°	5	0.2	1	2.1	①	2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	②	69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	③

（1）上表中的空格处①、②、③对应的数据分别是：

 

、

 

、

 

．
（2）分析上表数据，得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越

 

（选填：大或小），斜面越

 

（选填：省力或费力），斜面的机械效率越

 

（选填：高或低）．
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面

 

．
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持

 

不变，斜面的光滑程度不变，只改变

 

．

Answer 1

分析：（1）克服重力做的功为有用功，拉力做的功为总功，机械效率是有用功与总功的比值；
（2）分析表中第1、5、8列数据，可知：随斜面倾斜角θ的改变，拉力F与机械效率在改变；
（3）克服摩擦力做功为额外功，摩擦力方向沿斜面向下，所以拉力方向也必须平行斜面；
（4）采用控制变量法：在研究某一物理量对另一物理的影响时，必须保证其它量不变．

解答：解：
（1）①W_有=Gh=5N×0.2m=1J；
②W_总=Fs=3.6N×1m=3.6J
③η=

W有

W总

=

3.5J

4.3J

=81.4%
（2）分析表中数据得：斜面倾斜角θ越大，斜面越费力，斜面的机械效率越高；或者说：斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低．
（3）拉力要克服摩擦力做功，摩擦力方向沿斜面向下，所以拉力方向必须平行斜面；
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持其它量不变，只改变小车的重力或质量．
故答案为：
（1）1；3.6；81.4%；
（2）大，费力，高； 或者说：小，省力，低；
（3）保持平行．
（4）斜面倾斜角θ，小车重力或质量．

点评：本题目的是探究影响斜面机械效率的因素有哪些，考查了有用功、总功、机械效率的计算，数据的综合分析等，必须熟练掌握控制变量法．