Question

常州港是国家一类开放口岸，港口位于常州市新北区．日前，我校有部分同学到常州港码头参观．芮静同学看到码头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，芮静想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？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．
芮静同学为了证实自己的猜想是否正确，她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η
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

匀速

拉动木块．
（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为

60%

，第②次实验中总功为

3.0

 J．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证芮静的猜想

A

（A/B）是

错误

（正确/错误）的；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：

在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高

．
（4）除了芮静的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与

斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等

（写出一个）有关．

Answer 1

分析：（1）物体做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数和拉力的大小相等．
（2）机械效率等于有用功和总功的比值，即η=

W有

W总

；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，改变的是斜面的倾角．
（4）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）只有物体做匀速直线运动时，受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小；
（2）第①次实验斜面的机械效率：η=

W有

W总

=

3J

5J

=60%；第二次实验中总功：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，即验证的是猜想A，由实验数据可知，斜面效率与物体重力无关，猜想A是错误的；对比实验②、③数据，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角，且倾角越大效率越高，
故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高．
（4）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；（2）60；3.0；（3）A；错误；在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；
（4）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：解决本题的关键：一是会根据二力平衡的知识解释木块匀速直线运动的原因；二是控制变量法在探究斜面的机械效率实验中的灵活应用．