Question

小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示．她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到如表所示的数据：

斜面倾斜角θ	小车重G/N	斜面高h/m	斜面长S/m	拉力F/N	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
12°	5	0.2	1	2.1		2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5		69%
45°	5	0.7	1	4.3	2.5	4.3

（1）请你替小芳在上表的空格中填上适当的数据．
（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越

小

，斜面越省力，斜面的机械效率越

低

．
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面

平行向上

．

Answer 1

分析：（1）根据实验数据，利用W_有=Gh、W_总=FS和效率公式求出表格中的所缺的数据，完成表格．
（2）分析表格数据时，虽然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜度的改变而引起的，但我们先比较省力时，倾斜度是如何变化，然后比较机械效率的变化．
（3）利用斜面提升重物，额外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动物体．

解答：解：（l）由表中实验数据可知，W_有1=Gh₁=5N×0.2m=1J； W_总2=F₂S=3.6N×1m=3.6J；η₃=

W3有

W3总

=

3.5J

4.3J

≈81%，实验数据如下表所示．

斜面倾斜角θ	小车重G/N	斜面高h/m	斜面长S/m	拉力F/N	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
12°	5	0.2	1	2.1	1	2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	3.6	69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	81%

（2）由表中实验数据可知，θ₃＞θ₂＞θ₁时，则拉力F₃＞F₂＞F₁，机械效率η₃＞η₂＞η₁；由此可知：斜面倾斜度θ越小时，越省力，斜面机械效率越低．
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面平行向上．
故答案为：（1）实验数据如上表所示；（2）小，低；（3）平行向上．

点评：本题考查了求功、斜面效率、实验数据分析、实验注意事项等问题；应用功的计算公式与效率公式即可正确解题．