Question

某物理课外学习兴趣小组的同学，在学过有关“机械效率”的知识后，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验（如图），并记录实验数据如下：

实验次数	斜面的 倾斜程度	物体重 G/N	物体上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物体移动距离S/m	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效率η
1	较缓	2.5	0.10	0.8	0.50	0.25	0.40	63%
2	较陡	2.5	0.15	1.1	0.50	0.38	0.55	69%
3	最陡	2.5	0.25	1.5	0.50

（1）根据表中数据，可求出第三次实验的有用功为

0.625

焦，总功为

0.75

焦，机械效率是

83%

（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面倾斜程度越小，越

省力

．
（3）通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在物重和斜面粗糙程度不变时，

斜面越陡，机械效率越高

．
（4）根据第一次实验的数据可求出，第一次时，物块A沿斜面上升过程中受到的摩擦力是

0.3

N．

Answer 1

分析：（1）有用功等于物重和物体上升高度的乘积，即W_有=Gh；总功等于沿斜面拉力和斜面长度的乘积，即W_总=FS；机械效率等于有用功和总功的比值，即η=

W有用

W总

×100%．
（2）根据表格中斜面的倾斜程度减小时，拉力F是否增大，来判断省力还是费力．
（3）通过比较三次实验可发现斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系．
（4）知道实验1中的总功和有用功，可利用公式W_额外=W_总-W_有用计算出额外功，又知道斜面的长度，可利用公式f=

W额外

S

计算出摩擦力的大小．

解答：解：（1）第3次实验有用功为：W_有=Gh=2.5N×0.25m=0.625J； 总功为：W_总=FS=1.5N×0.50m=0.75J；斜面的机械效率为：η=

W有用

W总

×100%=

0.625J

0.75J

×100%≈83%．
（2）由表格可知，当倾斜程度减小时，拉力F也变小，所以斜面倾斜程度越小，越省力．
（3）由数据分析可知，三次实验中，斜面越陡，机械效率越高；故斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高．
（4）∵实验1中，W_总=0.40J，W_有用=0.25J，
∴额外功为：W_额外=W_总-W_有用=0.40J-0.25J=0.15J，
则摩擦力的大小为：f=

W额外

S

=

0.15J

0.50m

=0.3N．
故答案为：（1）0.625；0.75；83%；
（2）省力；
（3）斜面越陡，机械效率越高；
（4）0.3．

点评：（1）根据重力、高度、拉力、斜面长能进行有用功、总功、机械效率的简单计算．
（2）在探究影响斜面机械效率因素的实验中，要注意控制变量法在实验设计和实验结论中的应用．我们在探究机械效率的大小与多个变量的关系时，应注意控制变量法的运用，在分清变量与控制量的基础上，分析实验的结论．