Question

物理活动课上，同学们骑自行车经过一个斜坡，小明沿直线奔向坡顶，小红则沿着“S”形路线骑向坡顶．到达坡顶时两人很有感慨地进行了一番对话，如图所示．
（1）为了验证小明的说法，他们设计实验测量斜面的机械效率：
①如图所示，选用的器材有长木板、木块1、木块2各一个，还需要的测量工具是刻度尺和________．
②在实验过程中应拉动木块1应做________运动．
③他们进行了甲、乙、丙三次操作：

以上三次操作过程，能验证小明说法的两次操作是________．
④如果小明的说法正确，你选择的两次操作中机械效率的大小关系是________．
（2）小红的做法所依据的物理知识在实际中还有什么应用，请举出一例：________．

Answer 1

解：（1）①由实验目的知，需要测拉力和移动的距离的工具；测距离的工具刻度尺已选择，还缺少测量力的工具：弹簧测力计．
②为了便于测量拉力和尽量减小不必要的额外功，应保持木块沿斜面向上拉动木块，使其做匀速直线运动．
③要验证小明的说法，可以研究斜面机械效率与斜面长度的关系，这个实验应只改变斜面的倾斜程度，控制其它所有可变的因素，如：木板的粗糙程度，木板的长度，木块的重力，木块提升的高度相同．比较甲、乙、丙三个图可知：甲和丙符合．
④如果小明的说法正确，就是指斜面长度越短，机械效率越高，而甲操作中的斜面比丙中的斜面短，则机械效率的大小关系是η_甲＞η_丙．
（2）使用斜面的特点是方便省力，如：盘山公路、骑自行车爬坡走S形路线、螺丝钉等，
故答案为（1）①弹簧测力计；②匀速直线；③甲和丙；④η_甲＞η_丙；
（2）盘山公路（或螺丝钉）．
分析：（1）根据斜面的机械效率实验目的可知，需要测拉力和移动的距离的工具．
（2）利用斜面提升木块，额外功主要是克服摩擦力而做的功，若木块加速运动，会使木块的动能逐渐增加，从而增加拉力所做的额外功，若木块变速运动，弹簧测力计示数不稳定，不便于测量；所以拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动木块．
（3）小明的说法，可以用探究斜面机械效率与斜面长度的关系来验证，然后根据控制变量法去设计实验．
（4）研究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系，应控制斜面的粗糙程度，斜面的长度，物体的重力不变．
点评：本题考查探究斜面机械效率的实验中需测量的物理量、影响因素、综合分析应用等，必须熟练掌握控制变量法．