Question

5．小刚小组探究斜面的机械效率与斜面的哪些因素有关实验．

（1）他们将一块长木板的一端垫高，构成长度一定、高度可调的斜面，用弹簧测力计拉着同一木块沿不同的斜面匀速向上运动，如图所示．下表是他们实验记录的有关数据．

实验 次数	斜面 倾角	斜面 材料	物重 G/N	斜面高 度h/m	沿斜面 拉力F/N	斜面长 s/m	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效率η
1	30°	玻璃	7	0.5	4.9	1	3.5	4.9	71.4%
2	30°	木板	7	0.5	6.0	1	3.5
3	30°	毛巾	7	0.5	6.5	1	3.5	6.5	53.8%
4	20°	木板	7	0.34	4.9	1	2.38	4.9	48.6%
5	15°	毛巾	7	0.26	5.1	1	1.82	5.1	35.7%

（2）在第1、2、3次实验中，选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，是为了改变斜面的粗糙程度．
（3）在第2次实验中，拉力做的总功是6J，斜面的机械效率是58.3%．
（4）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低．
（5）若通过分析第1、4、5次实验数据，得出斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越大．你认为存在的问题是：没有控制斜面粗糙程度相同．
（6）实验中还发现，斜面材料相同时，斜面倾角越小，越省力（选填“省力”或“费力”）．

Answer 1

分析 （1）本实验中应用弹簧测力计拉着物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动；
（2）选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，接触面的粗糙程度不同；
（3）根据表中第2次实验的实验数据，应用功的计算公式求出总功，然后由效率公式求出斜面的效率；
（4）分析表中实验序号为1、2、3的实验数据，根据实验控制的变量与实验数据得出结论；
（5）要研究斜面倾斜程度与斜面的机械效率的关系，必须保证其它条件一样；
（6）根据光滑程度相同，倾斜程度不同时，所用拉力大小比较．

解答 解：
（1）为了方便读数，实验中应用弹簧测力计拉着物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动；
（2）不同材料的粗糙程度不同，使用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，是为了改变斜面的粗糙程度；
（3）由表中实验数据可知，在第2次实验中，W_总=Fs=6N×1m=6J，斜面的机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{3.5J}{6J}$×100%≈58.3%；
（4）由表中实验序号为1、2、3的实验数据，可知：在斜面倾斜程度和物重不变的条件下，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；
（5）由表中1、4、5次实验数据可知，斜面的粗糙程度不同，由于没有控制斜面的粗糙程度相同，得出的结论“斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高”是错误的；
（6）由表中实验序号为2、4或3、5的实验数据可知，斜面表面的材料相同时，斜面倾角越小，越省力．
故答案为：（1）弹簧测力计；向上；（2）改变斜面的粗糙程度；（3）6；58.3%；（4）斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；（5）没有控制斜面粗糙程度相同；（6）省力．

点评 本题为斜面机械效率的测量实验，考查了测量的方法、机械效率的计算、影响机械效率大小的因素，利用好控制变量法分析是本题的关键．