Question

7．為了探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系，曉龍同學(xué)利用長(zhǎng)木板、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、小車等器材設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)如表

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	斜面傾斜 程度	小車重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉 力　F/N	斜面長(zhǎng)度 s/m	機(jī)械 效率
l	較緩	3	0.2	1.6	l	37.5%
2	較陡	3	0.3	1.8	1
3	最陡	3	0.4	2.0	1	60%

請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問題：
（1）在第2次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率是50%．
（2）斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系是斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高（斜面越陡，機(jī)械效率越高）．
（3）在實(shí)驗(yàn)中，用彈簧測(cè)力計(jì)拉物體在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體受到的摩擦力f與拉力F的大小關(guān)系為f小于F（選填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）斜面的機(jī)械效率還可能與斜面的粗糙程度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，即η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%，故在該題中，克服木塊重力所做的功是有用功，沿斜面向上的拉力所做的功是總功，故再據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式即可得出答案；
（2）分析斜面在不同傾斜程度的情況下的機(jī)械效率的數(shù)值即可得出機(jī)械效率與斜面傾斜度的關(guān)系；
（3）根據(jù)物體的受力情況分析拉力與摩擦力間的關(guān)系；
（4）在有用功相同的情況下，機(jī)械效率的大小與額外功的大小有關(guān)，且由于木塊克服斜面的摩擦所做的功是額外功，故能判斷出斜面的機(jī)械效率還可能與什么因素有關(guān)．

解答 解：（1）在第二次試驗(yàn)中的有用功為：W_有=Gh=3N×0.3m=0.9J； 總功為：W_總=FS=1.8N×1m=1.8J；斜面的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{0.9J}{1.8J}$×100%=50%．
（2）分析題目中的三次試驗(yàn)不難看出，表格中斜面的傾斜程度變化，物重不變，同一斜面即粗糙程度不變，但是斜面的機(jī)械效率是不同的，故能看出的結(jié)論是：斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高（斜面越陡，機(jī)械效率越高）；
（3）物體沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受到平行于斜面向下的滑動(dòng)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，處于平衡狀態(tài)，拉力F大于摩擦力f，f小于F．
（4）有用功相同的情況下，機(jī)械效率的大小與額外功的大小有關(guān)，且由于木塊克服斜面的摩擦所做的功是額外功，故能判斷出斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度（斜面材料）有關(guān)，故為了通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想，還需要補(bǔ)充粗糙程度不同的斜面（材料不同的長(zhǎng)木板或斜面）這一器材．
故答案為：（1）50%；（2）斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高（斜面越陡，機(jī)械效率越高）；（3）勻速直線；小于；（4）斜面的粗糙程度．

點(diǎn)評(píng) 了解實(shí)驗(yàn)的原理，才能利用公式求出最終的機(jī)械效率，也才能選對(duì)儀器，明確需要測(cè)量的數(shù)據(jù)．這里同樣用到了控制變量法，是我們應(yīng)該注意的，并且在分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)時(shí)，一定要選取在相關(guān)條件不變時(shí)，觀察機(jī)械效率是否與要研究的量是否有關(guān)，這樣才更為嚴(yán)密．