Question

20．小明学过机械效率后，提出了一个问题：“影响斜面机械效率的因素有哪些？”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录数据如下：

实验 次数	倾斜程度	物体重G/N	物上升h/m	拉力F/N	物移动s/m	有用功W/J	总功W/J	机械效率η
1	较缓	5	0.1	1.6	0.5	0.5	0.8	63%
2	较陡	5	0.15	2.2	0.5	0.75	1.1	68%
3	最陡	5	0.25	3.1	0.5

（1）请将第三次实验数据填全．
（2）小明知道斜面是一种简单机械，从上述数据分析，小明发现使用斜面可以省力，但要费距离．
（3）小明根据数据分析，得到影响斜面机械效率的一个因素是斜面的倾斜程度．
（4）小明猜测斜面的机械效率可能还跟物块与斜面的摩擦有关，为了验证他的想法，他在物块下面放了质量很小的几支圆铅笔，继续做实验，得到以下数据：

实验 次数	倾斜程度	物体重G/N	物上升h/m	拉力F/N	物移动s/m	有用功W/J	总功W/J	机械效率η
4	较缓	5	0.15	1.6	0.75	0.75	1.2	63%
5	较缓	5	0.15	1.1	0.75	0.75	0.83	91%

通过对上述数据的分析，得到的实验结论：斜面的机械效率与摩擦力大小有关．

Answer 1

分析 （1）克服重力做的功为有用功，拉力做的功为总功，机械效率等于有用功与总功的比值；
（2）斜面属于省力机械，但费距离；
（3）三次实验中，物体的重力相同，比较拉力大小和斜面倾斜程度的关系就可以得出结论；
（4）采用控制变量法的思想，找出相同因素和不同因素，分析机械效率的大小得出正确的结论．

解答 解：（1）有用功等于物重和上升高度的乘积，即W_有用=Gh=5.0N×0.25m=1.25J；
总功等于拉力和移动距离的乘积，即W_总=Fs=3.1N×0.5m=1.55J；
机械效率等于有用功和总功的比值，即η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1.25J}{1.55J}$×100%≈80.6%．
（2）根据生活经验和实验中的数据都可以得出，斜面是一种省力的机械，但要费距离；
（3）这三次实验选用的是同一斜面，粗糙程度是一定的，提升的物重也是一样的，从第1次到第3次可以看出，当斜面的粗糙程度相同时，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，机械效率越高．说明斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关．
（4）由题意可知，他在物块下面放了质量很小的几支圆铅笔，继续做实验，此时物块与斜面间的摩擦力变小，最终机械效率提高，所以通过数据分析可得到的结论是：斜面的机械效率与摩擦力大小有关．
故答案为：（1）1.25、1.55、80.6%；
（2）省力；
（3）斜面的倾斜程度；
（4）斜面的机械效率与摩擦力大小有关．

点评 （1）影响斜面机械效率的因素有：提升物体的重力、斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度，研究机械效率与其中某个因素的关系，采用控制变量法的思想；
（2）采用控制变量法研究的实验，在归纳结论时，一定要看清相同因素和不同因素，一般是在（相同因素）相同时，物理量与（不同因素）有关．