Question

某实验小组探究“拉力的大小与斜面倾斜程度的关系”，过程如下：他们首先设计了图所示的实验装置，然后用弹簧测力计将4N的重物沿斜面匀速向上拉到A点，拉力的大小如图，再将木块M分别支在斜面的 B、C两处，重复上述步骤，并测得拉力的大小分别为1N和1.3N．（斜面很光滑，可忽略物体与斜面问的摩擦）请你接着解决下列问题：
（1）在图中画出重物所受重力的示意图；（如图所示）
（2）设计一个记录实验数据的表格（不必填入数据）；
（3）通过探究得出的结论是：

 

；
（4）在上述实验的基础上，他们又在斜面上铺上棉布，并测得图示情况中将重物匀速拉至A点时的拉力为1.2N，则此时斜面的机械效率η=

 

．

Answer 1

分析：（1）重力的示意图就是用一个带箭头的线段把重力的三要素表示出来，特别注意作用点和方向；
（2）实验研究拉力和斜面倾斜程度的关系，需要记录的物理量有斜面的倾斜程度、物体重力、拉力的大小，根据物理量设计实验表格；
（3）比较木块M支在A、B、C三点时拉力的大小，就会得出拉力与斜面倾斜程度的关系；
（4）斜面的有用功是克服重物重力做功W_有用=Gh，总功是克服斜面的摩擦力做功W_总=FS，根据根据机械效率的计算公式η=

W有用

W总

计算该斜面的机械效率．

解答：解：（1）重力的作用点在重物的几何中心上，方向竖直向下，完成后如下图；

（2）根据研究的物理量，实验表格如下表；

实验次数	斜面的倾斜程度	物体重力G/N	拉力F/N
1
2
3

（3）重物的重力4N，木块M在A点时拉力为0.8N，在B点时是1N，C点是1.3N，由A点到C点斜面的倾斜程度逐渐变大，拉力也是逐渐变大的；
故答案为：斜面的倾斜程度越大，拉力越大．
（4）有用功即克服重物重力做功W_有用=Gh=4N×0.2m=0.8J，总功即克服斜面的摩擦力做功W_总=FS=1.2N×1m=1.2J，因此机械效率η=

W有用

W总

=

0.8J

1.2J

×100%=66.7%．
故答案为：66.7%．

点评：本题中需要注意的地方有：（1）重力的方向始终是竖直向下，而不是垂直于斜面向下；（2）弹簧测力计读数时，注意分度值和指针的位置；（3）机械效率的数值为百分数，而不是小数．