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精英家教网小红学过“机械效率”后,产生了一个疑问:“机械的机械效率越高是否越省力?”针对这个问题,小红做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验(如图所示),并记录实验数据如下:
实验次数
记录项目
第一次 第二次 第三次 第四次
物块重G/N 5 5 5 5
物块上升高度h/m 0.1 0.15 0.2 0.25
有用功W有用/J 0.5 0.75 (  ) 1.25
沿斜面方向拉力F/N 1.6 2.2 2.7 3.1
物块移动距离S/m 0.5 0.5 0.5 0.5
总功W总功/J 0.8 1.1 (  ) 1.55
机械效率η 63% 68% (  ) 81%
(1)请你帮小红计算表中3个空格,并将数据填入.
(2)分析实验数据,你认为斜面机械效率越高是否越省力?
 
.(只需填“是”或“否”)
(3)完成上面实验后,小红又产生一个猜想:“如果减小斜面摩擦,可以提高斜面的机械效率吗?”请你运用所学的知识,说明小红的猜想是否正确(要简述理由)
 
分析:(1)有用功、总功、机械效率,分别用公式W有用=Gh、W=Fs、η=
W有用
W
×100%求出;
(2)分析表中第5、8两行,可以解决小红的疑问,并且发现机械效率越高,拉力越大;
(3)克服摩擦力做的功为额外功,总功等于有用功与额外功的和,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率.
解答:解:(1)有用功W有用=Gh=5N×0.2m=1J,总功W=FS=2.7N×0.5m=1.35J,机械效率 η=
W有用
W
×100%=
1J
1.35J
×100%=74%;
(2)分析表中的拉力与机械效率,小红的疑问得到了解决;得到的结论是:斜面的机械效率越高,越不省力;
(3)影响机械效率高低的主要有原因是额外功,使用斜面时,克服摩擦力做的功为额外功,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率.
故答案为:(1)1、1.35、74%;
(2)否;
(3)正确的;使用斜面时,克服摩擦力做的功为额外功,在有用功一定的情况下,减小额外功(即减小了总功),提高了机械效率.
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.
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