Question

3．某同学在做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、倾斜程度关系”的实验中得到如表实验数据．

实验次数	斜面与水平面的夹角	物重 （N）	斜面材料	斜面高度 （m）	沿斜面拉力（N）	斜面长 （m）	有用功   （J）	总功   （J）	机械效率（%）
l	30°	7	玻璃面	0.5	4.9	1	3.5	4.9	71.4
2	30°	7	木板面	0.5	6	1	3.5
3	30°	7	毛巾面	0.5	6.5	1	3.5	6.5	53.8
4	20°	7	木板面	0.34	4.9	1	2.38	4.9	48.6
5	15°	7	毛巾面	0.26	5.1	1	1.82	5.1	35.7

（1）实验中应沿斜面向上匀速直线拉动弹簧测力计；
（2）第2次实验中，斜面的机械效率是58.3%；
（3）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当其它条件相同时，斜面越粗糙，机械效率越低；
（4）实验中还发现，斜面粗糙程度相同时，斜面与水平面夹角越小，机械效率越低．
（5）请你在实验的基础上，计算出实验次数1物体与斜面的摩擦力1.4N．

Answer 1

分析 （1）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）总功、机械效率，分别用公式W_总=Fs、η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出；
（3）分析第1、2、3次实验数据，斜面的粗糙程度不同，机械效率不同，据此得出结论；
（4）分析2、4或3、5实验中，斜面粗糙程度相同时，斜面与水平面夹角不同，机械效率不同，据此得出结论；
（5）知道实验1中的总功和有用功，可利用公式W_额=W_总-W_有计算出额外功，又知道斜面的长度，可利用公式f=$\frac{{W}_{额}}{s}$计算出摩擦力的大小．

解答 解：
（1）为了保证弹簧测力计的示数稳定，就要让木块做匀速直线运动；
（2）第2次实验中，总功W_总=FS=6N×1m=6J，机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{3.5J}{6J}$×100%≈58.3%；
（3）分析第1、2、3次实验数据，斜面的粗糙程度越大，机械效率越低，可以得出：当其它条件相同时，斜面的粗糙程度越大，机械效率越低；
（4）在第2、4或3、5实验中，斜面与水平面夹角减小，机械效率降低，据此得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面与水平面夹角越小，机械效率越低．
（5）实验1中，W_总=4.9J，W_有=3.5J，
所以额外功为：W_额=W_总-W_有=4.9J-3.5J=1.4J，
则摩擦力的大小为：f=$\frac{{W}_{额}}{s}$=$\frac{1.4J}{1m}$=1.4N．
故答案为：（1）匀速直线；（2）58.3%；（3）斜面越粗糙；（4）机械效率越低；（5）1.4．

点评 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．