Question

1．在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中，用沿斜面向上的力F拉动木块，使木块从斜面底端匀速运动到斜面顶端，如图所示．多次改变斜面倾斜程度，部分实验数据记录在下面的表格中，根据表格中数据回答下列问题：

斜面 倾斜度	木块重量 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
较缓	4	0.1	1.2	1	0.4	1.2	33.3%
较陡	4	0.2	1.6	1	0.8	1.6	50%
最陡	4	0.4		1		2.5

（1）当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为2.5N；做的有用功为1.6J；做的额外功为0.9J，做额外功的原因是斜面存在摩擦力，斜面的机械效率为64%．
（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，需要的拉力越大．
（3）根据上面实验数据，你可以获得该实验探究的初步结论是：斜面越陡，机械效率越高．  
（4）我们如果对这个实验装置改进一下，用带有滑轮的长木板（如图所示）做实验你想想这样的改进会有什么好处？拉木块时，能使木块所受拉力的方向与木板的方向平行（只答出一条即可）

Answer 1

分析 （1）①知道总功和斜面的长度，根据W_总=Fs求出拉力大小；
②知道物体重力和物体升高的距离，根据W_有=Gh求出有用功；
③已知有用功和总功，根据W_总=W_有+W_额求出额外功；
④在斜面上匀速拉动物块的过程中，克服重力做的功是有用功，克服摩擦力做额外功；
⑤利用机械效率公式得到斜面的机械效率；
（2）比较第1列和第4列中的结果，可得出斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系；
（3）比较第1列和最后一列的结果可得出斜面机械效率与倾斜程度的关系；
（4）用弹簧测力计测拉力时，要其做匀速直线运动，这样的示数才准确，据此分析滑轮在实验中的作用．

解答 解：
（1）①根据W_总=Fs，由表格数据可知，
当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为：F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{2.5J}{1m}$=2.5N；
②有用功为：W_有=Gh=14N×0.4m=1.6J；
③根据W_总=W_有+W_额可知，额外功为：根据W_额=W_总-W_有=2.5J-1.6J-0.9J；
④因为物体沿斜面上升时，要克服摩擦力所做的功为额外功；
⑤斜面的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{1.6J}{2.5J}$×100%=64%；
（2）在物体重力、斜面长度、斜面粗糙粗糙程度一定时，斜面越陡，拉力越大，即越费力；
（3）在物体重力、斜面长度、斜面粗糙粗糙程度一定时，斜面越陡，机械效率越高，所以在其它条件相同时，斜面越陡，机械效率越高；
（4）利用滑轮改变了一下绳子的方向，使木块所受拉力的方向与木板的方向始终平行，使示数更加准确稳定，读数时也更方便．
故答案为：（1）2.5；1.6；0.9；斜面存在摩擦力；64；（2）大；（3）斜面越陡，机械效率越高；（4）拉木块时，能使木块所受拉力的方向与木板的方向平行．

点评 在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中，要明确每次探究的目的，根据控制变量法的要求，控制其中一个量不变，再探究斜面机械效率与另一个变量的关系．当然，为了使弹簧测力计的读数更加准确稳定，采取一定的措施还是很必要的．