Question

14．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示．她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到如表所示的数据：

斜面倾 斜角θ	小车重G/N	斜面高 h/m	斜面 长S/m	拉力 F/N	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效 率η/%
12°	5	0.2	1	2.1	（a）	2.1	47.6
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	（b）	69.4
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	（c）

（1）表格中的三处空格中数据应为：
（a）1.0；（b）3.6；（c）81.4．
（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越高．
（3）若将小车换成等质量的木块做实验，则每组数据中测力计的示数将变大（变大\变小\不变），机械效率将变小（变大\变小\不变）．
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持斜面粗糙程度与斜面倾角不变，只改变物体的重力．

Answer 1

分析 （1）根据表中实验数据，应用功的计算公式、效率公式分析答题．
（2）分析表格数据时，虽然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜度的改变而引起的，但我们先比较省力时，倾斜度是如何变化，然后比较机械效率的变化．
（3）滑动摩擦大于滚动摩擦，根据摩擦力的变化、效率公式分析答题．
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，必须控制其它因素不变，只改变物体的重力．

解答 解：
（1）由表中实验数据可知，第一次实验时的有用功：W_有1=Gh₁=5N×0.2m=1.0J；
第二次实验时的总功：W_总2=F₂L=3.6N×1m=3.6J；
第三次实验的效率：η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{总3}}$=$\frac{3.5J}{4.3J}$×100%≈81.4%；
（2）由表中实验数据可知，θ₃＞θ₂＞θ₁时，则拉力F₃＞F₂＞F₁，机械效率η₃＞η₂＞η₁；
由此可知：斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越高．
（3）滑动摩擦力大于滚动摩擦力，若将小车换成等质量的木块做实验，木块受到的摩擦力变大，每组数据中测力计的示数将变大，所做的额外功变大，总功变大，有用功不必，则机械效率将变小．
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持粗糙程度和倾斜程度不变，只改变物体的重力进行试验即可．
故答案为：（1）（a）1.0；（b）3.6；（c）81.4；（2）大；高；（3）变大；变小；（4）斜面粗糙程度与斜面倾角；物体的重力．

点评 本题目的是探究影响斜面机械效率的因素有哪些，考查了实验设计、数据的综合分析等，必须熟练掌握控制变量法．