Question

在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关．
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关．
小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表：

实验 次数	斜面倾角θ	物块重量 G/N	斜面高度 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	斜面的机械效率
1	30°	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0	5.0
2	30°	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8		60%
3	45°	3.0	0.8	2.8	1.2	2.4	3.4	71%

（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上

 

拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向

 

移动（填“左”或“右”）．
（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为

 

%，第②次实验中总功为

 

J．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想

 

（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：

 

．
（4）此实验主要用到的研究方法是

 

．
（5）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与

 

（写出一个）有关．

Answer 1

分析：（1）物体做匀速直线运动时，受到的力才是平衡力；斜面的倾角指的是木板与水平面的夹角，斜面倾角变大，就是木板与水平面的夹角变大．
（2）机械效率等于有用功和总功的比值，即η=

W有用

W总

×100%；总功等于沿斜面拉力和斜面长度的乘积，即W_总=FS．
（3）对比实验①、②数据发现，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力；对比实验②、③数据发现，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾斜程度．
（4）实验中采用了控制某个因素，研究另一个因素与物理量之间的关系．
（5）影响斜面机械效率的因素很多，主要从有用功和额外功的角度考虑．

解答：解：（1）拉力克服斜面的摩擦力做功，只有物体做匀速直线运动时，根据二力平衡的知识，受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小；斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小．
（2）第①次实验斜面的机械效率η=

W有用

W总

×100%=

3.0J

5.0J

×100%=60%；第二次实验中总功为W_总=FS=2.5N×1.2m=3.0J．
（3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力，因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，验证的是猜想A；
对比实验②、③数据，结合控制变量法实验的一般结论形式，可以得出的结论是在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）．
（4）毫无疑问这是控制变量法思想的典型运用．
（5）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．
故答案为：（1）匀速、左；
（2）60、3.0；
（3）A、在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关．
（4）控制变量法
（5）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．

点评：本题易错点在实验的结论上，控制变量法实验结论的一般形式是：在（　　）一定时，（　　）越（　　），（　　）越（　　）