7.小明學(xué)過機械效率后,提出了一個問題:“斜面的傾斜程度與斜面的機械效率是否有關(guān)”?針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗,如圖所示,并記錄實驗數(shù)據(jù)如下:
實驗次數(shù)斜面的斜程度物體重G/N物體上升高度h/m沿斜面拉力F/N物體移動距離s/m有用功W/J總功W/J機械效率η
1較緩5.00.11.60.50.50.863%
2較陡5.00.152.20.5
3最陡5.00.253.10.51.251.5580.6%
(1)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析,你對斜面省力情況與斜面的傾斜程度的關(guān)系是:斜面越陡,越費力.
(2)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析,你對斜面機械效率問題可獲得的初步的結(jié)論是:斜面越陡,機械效率越高.
(3)在拉動物體時,應(yīng)該如何拉動應(yīng)保持木塊沿斜面向上做勻速直線運動.
(4)如開始物體靜止在斜面上,勻速往上拉動和勻速往下拉動,機械效率是否相等,不相等,往什么方向拉動時機械效率大勻速往下拉動.
(5)第二次實驗的機械效率為多少68.2%.

分析 (1)分析表中第二列與第五列,斜面越陡越費力,斜面越緩越省力;
(2)分析表中第二列與第九列,斜面傾斜程度越大斜面機械效率越高;
(3)利用斜面提升重物,有用功是克服物體重力而做的功,額外功主要是克服摩擦力而做的功,物體加速運動,會使物體的動能增加,從而增加額外功,所以拉力方向必須與摩擦力方向保持在同一條直線上,且勻速拉動物體;
(4)開始物體靜止在斜面上,勻速往上拉動和勻速往下拉動物體時,物體受到的摩擦力不變,額外功不變,向上勻速運動時的有用功為克服物體重力做的功,向下運動時有用功為拉力做的功減去重力做的功,則向上勻速時總功大于向下的總功,然后根據(jù)機械效率公式比較得出答案;
(5)根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出第二次實驗的機械效率.

解答 解:(1)從表中數(shù)據(jù)知:斜面傾斜程度越大,需要的拉力越大,即:斜面越陡越費力;
(2)實驗中在控制了物重、斜面與物體接觸面的粗糙程度等相同的情況下,斜面傾斜程度越大斜面機械效率越高;
(3)為了便于測量拉力和盡量減小不必要的額外功,應(yīng)保持木塊沿斜面向上拉動木塊,使其做勻速直線運動;
(4)開始物體靜止在斜面上,勻速往上拉動和勻速往下拉動物體時,
物體對斜面的壓力(重力垂直斜面的分力)不變,接觸面的粗糙程度不變,則受到的摩擦力不變,額外功不變,
向上勻速運動時的有用功為克服物體重力做的功,向下運動時有用功為拉力做的功減去重力做的功,
因向下運動時拉力等于摩擦力減去重力沿斜面的分力,向上運動時拉力等于重力沿斜面的分力加上摩擦力,
所以,由總功等于額外功加上有用功可知,向上運動時總功大于向下的總功,
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%可知,勻速往下拉動物體時的機械效率較高;
(5)第二次實驗的機械效率:
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{5.0N×0.15m}{2.2N×0.5m}$×100%≈68.2%.
故答案為:
(1)費力;
(2)斜面越陡,機械效率越高;
(3)應(yīng)保持木塊沿斜面向上做勻速直線運動;
(4)不相等;勻速往下拉動;
(5)68.2%.

點評 本題通過實驗探究斜面的機械效率、省力與斜面傾斜程度的關(guān)系,其中考查了有用功、總功、機械效率的計算,對這幾個概念一定要做到真正理解,同時能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論.

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(2)改變蠟燭位置,使其位于35cm刻度線處,再移動光屏,使?fàn)T焰在光屏上成清晰的倒立的實像.(選填:“倒立”或“正立”)
(3)改變蠟燭位置,使其位于42cm刻度線處,小剛從透鏡的右側(cè)通過透鏡可以看到一個正立、放大的燭焰像(選題:“放大”、“等大”或“縮小”)
(4)當(dāng)燭焰到凸透鏡的距離應(yīng)大于20cm,其像的位置在60cm與70cm之間,此像是倒立、縮小的實像.

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