Question

小明同学结“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想，斜面的机械效率跟：
A．斜面的倾斜程度有关；
B．斜面的粗糙程度有关，
C．斜面的长有关；
D．物体受的重力有关．
小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确，设计方案并进行了探究，下表反映了他的探究过程．
（参看图，表中①③两次实验所用斜面是相同的，设物体在斜面上做匀速直线运动）

实验次数	斜面倾角	斜面粗糙程度	物重G/N	斜面高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	37°	粗糙	2	0.6	1.7	1	1.2	1.7
②	37°	较光滑	2	0.6	1.4	1	1.2		86
③	45°	粗糙	2	0.7	1.8	1	1.4	1.8	78

（1）请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据．
（2）分析上述实验数据可知：光滑程度相同的斜面，倾角越小，沿斜面的拉力越________，斜面的机械效率越________．实验证明：机械效率的高低与省力________．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证猜想________（填写字母）
（4）若要验证猜想D，应控制斜面的倾斜程度和________不改变
（5）在第一次试验中若不计摩擦将重G的物体，沿斜面长L拉到高h处，则拉力F=________．

Answer 1

解：（1）①中的机械效率为 η=×100%=×100%=71%；
②中的总功为；W_总=Fs=1.4N×1m=1.4J．
（2）由①中的倾斜角30°和③中的倾斜角45°可知，斜面的光滑程度相同，倾斜角越小，所用拉力越小，机械效率越小，说明机械效率的高低与省力无关．
（3）对比①②数据得：斜面越光滑，机械效率越大，即摩擦力越小，机械效率越大，故机械效率与斜面的粗糙程度有关，所以验证的是猜想B．
（4）通过对比①②数据得机械效率与斜面的粗糙程度有关；通过对比实验①③数据可得斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；因此若要验证猜想D，应控制斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度不改变．
（5）不计摩擦，机械效率为1，此时W_有用=W_总，即Gh=FL
∴拉力F=．
故答案为：（1）①71；②1.4；
（2）小、小、无关；
（3）B；
（4）斜面的粗糙程度（或粗糙程度）；
（5）．
分析：（1）有用功、总功、机械效率，分别用公式W_有用=Gh、W_总=Fs、η=×100%求出；
（2）根据①和③中的倾斜角可知，斜面倾斜角不同，两次实验的拉力和斜面的机械效率也不同，由此即可得出结论；
（3）比较①②两次实验可知斜面的粗糙程度不同，两次的机械效率大小不同，从而可知斜面的机械效率大小与斜面的摩擦程度有关；
（4）利用控制变量法，若要验证斜面的机械效率跟物体的重力有关，就必须控制斜面的长、斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度这些量不改变；
（5）如不计摩擦，就认为机械效率为1，此时W_有用=W_总，即Gh=FL．
点评：（1）根据重力、高度、拉力、斜面长能进行有用功、总功、机械效率的简单计算；
（2）斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度影响斜面的机械效率，本题为运用所学知识解决实际问题的题目，应通过分析找出相应的物理规律加以应用．