Question

7．为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，晓龙同学利用长木板、刻度尺、弹簧测力计、木块、小车等器材设计了如图所示的实验装置，实验测量的数据如表

实验 次数	斜面倾斜 程度	小车重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉 力　F/N	斜面长度 s/m	机械 效率
l	较缓	3	0.2	1.6	l	37.5%
2	较陡	3	0.3	1.8	1
3	最陡	3	0.4	2.0	1	60%

请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）在第2次实验中，斜面的机械效率是50%．
（2）斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系是斜面倾斜程度越大，机械效率越高（斜面越陡，机械效率越高）．
（3）在实验中，用弹簧测力计拉物体在斜面上做匀速直线运动，物体受到的摩擦力f与拉力F的大小关系为f小于F（选填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）斜面的机械效率还可能与斜面的粗糙程度有关．

Answer 1

分析 （1）机械效率等于有用功和总功的比值，即η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%，故在该题中，克服木块重力所做的功是有用功，沿斜面向上的拉力所做的功是总功，故再据机械效率的计算公式即可得出答案；
（2）分析斜面在不同倾斜程度的情况下的机械效率的数值即可得出机械效率与斜面倾斜度的关系；
（3）根据物体的受力情况分析拉力与摩擦力间的关系；
（4）在有用功相同的情况下，机械效率的大小与额外功的大小有关，且由于木块克服斜面的摩擦所做的功是额外功，故能判断出斜面的机械效率还可能与什么因素有关．

解答 解：（1）在第二次试验中的有用功为：W_有=Gh=3N×0.3m=0.9J； 总功为：W_总=FS=1.8N×1m=1.8J；斜面的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.9J}{1.8J}$×100%=50%．
（2）分析题目中的三次试验不难看出，表格中斜面的倾斜程度变化，物重不变，同一斜面即粗糙程度不变，但是斜面的机械效率是不同的，故能看出的结论是：斜面倾斜程度越大，机械效率越高（斜面越陡，机械效率越高）；
（3）物体沿斜面向上做匀速直线运动时，物体受到平行于斜面向下的滑动摩擦力f、平行于斜面向下的重力的分力、平行于斜面向上的拉力F作用，处于平衡状态，拉力F大于摩擦力f，f小于F．
（4）有用功相同的情况下，机械效率的大小与额外功的大小有关，且由于木块克服斜面的摩擦所做的功是额外功，故能判断出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度（斜面材料）有关，故为了通过实验验证你的猜想，还需要补充粗糙程度不同的斜面（材料不同的长木板或斜面）这一器材．
故答案为：（1）50%；（2）斜面倾斜程度越大，机械效率越高（斜面越陡，机械效率越高）；（3）匀速直线；小于；（4）斜面的粗糙程度．

点评 了解实验的原理，才能利用公式求出最终的机械效率，也才能选对仪器，明确需要测量的数据．这里同样用到了控制变量法，是我们应该注意的，并且在分析实验的数据时，一定要选取在相关条件不变时，观察机械效率是否与要研究的量是否有关，这样才更为严密．