Question

1．小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率是否有关”？针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，如图所示，并记录实验数据如下：
下面小明的一次实验数据．

实验次数	斜面的倾斜程度	物体重G/N	物体上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物体移动距离s/m	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率
1	较缓	5.0	0.1	1.6	0.5	0.5	0.8	63%
2	较陡	5.0	0.15	2.2	0.5
3	最陡	5.0	0.25	3.1	0.5	1.25	1.55	80.6%

（1）通过对上述实验数据的分析，你对斜面省力情况与斜面的倾斜程度的关系是：斜面越陡，越费力．
（2）通过对上述是实验数据的分析，你对斜面机械效率问题可获得的初步的结论是：斜面越陡机械效率越大．
（3）如第二次实验的机械效率为68.2%（保留一位小数）
（4）如下图所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．

 ①实验前，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉．此时，应把杠杆两端的平均螺母向左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态．这样做的好处是便于测量力臂．
②杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡，于是小明就得出了杠杆的平衡条件为F₁L₁=F₂L₂．他这样得出的结论是否合理，为什么？不合理，实验次数太少不具有普遍性．

Answer 1

分析 （1）分析表中第二列与第五列，斜面越陡越费力，斜面越缓越省力；
（2）分析表中第二列与第九列，斜面倾斜程度越大斜面机械效率越高；
（3）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出第二次实验的机械效率；
（4）①杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
②实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律．

解答 解：（1）从表中数据知：斜面倾斜程度越大，需要的拉力越大，即：斜面越陡越费力；
（2）实验中在控制了物重、斜面与物体接触面的粗糙程度等相同的情况下，斜面倾斜程度越大斜面机械效率越高；
（3）第二次实验的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{5.0N×0.15m}{2.2N×0.5m}$×100%≈68.2%．
（4）①杠杆右端下沉，说明杠杆重心偏右，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
②杠杆的平衡条件是：F₁L₁=F₂L₂，小明的结论不合理，只通过一次测量，数据具有偶然性，不具备普遍性．
故答案为：（1）费力；（2）斜面越陡机械效率越大；（3）68.2%；（4）①左；便于测量力臂；②F₁L₁=F₂L₂；不合理，实验次数太少不具有普遍性．

点评 本题通过实验探究斜面的机械效率、省力与斜面倾斜程度的关系，其中考查了有用功、总功、机械效率的计算，对这几个概念一定要做到真正理解，同时能根据实验数据分析得出结论．