Question

12．某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了表中的实验数据．

实验 次数	斜面倾斜程度	物块重G/N	斜面高度h/m	拉力 F/N	斜面长度S/m	机械效率η
1	较缓	5	0.2	2.4	1	41.7%
2	较陡	5	0.5	3.2	1	78.1%
3	最陡	5	0.7	4.3	1	81.4%

（1）请在图中画出物块在斜面底端时所受重力的示意图．
（2）分析表中的数据可得出：斜面越缓越省力（选填“省”或“费”）．
（3）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为55.6%．
（4）把第4次实验数据与表中第2次数据分析可得出结论：当斜面倾斜程度一定时，斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，斜面的机械效率越低．

Answer 1

分析 （1）物体所受重力竖直向下，据此作图．
（2）析表格数据时，显然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜程度的改变而引起的．斜面的省力情况通过弹簧测力计测力计的示数体现，弹簧测力计的示数越小越省力．
（3）斜面的有用功是克服物块重力做的功，知道物块的重力和物块上升的高度，可利用公式W_有用=Gh进行计算；总功是拉力做的功，知道拉力的大小和斜面的长，可利；用公式W_总=FS进行计算；最后应用效率公式计算出斜面的机械效率．
（4）探究机械效率与斜面粗糙程度关系时，必须控制斜面高度和长度相同，根据要求进行选择即可．

解答 解：（1）物体受的重力竖直向下，从物体的重心竖直向下作出物体所受的重力，如图所示：

（2）由记录的数据可以看出斜面的倾斜程度越缓时，沿斜面的拉力F越小，则斜面越省力；
（3）已知：G=5N，h=0.5m，s=1m，F=4.5N，
克服物块重力做的有用功为：W_有用=Gh=5N×0.5m=2.5J，
拉力做的总功为：W_总=Fs=4.5N×1m=4.5J，
则斜面的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{2.5J}{4.5J}$×100%≈55.6%．
（4）第4次和第2次实验时，斜面的长度和高度相同，物体的重力相同而接触面的粗糙程度不同，斜面的机械效率不同，由此可得：当斜面倾斜程度一定时，斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关，斜面越粗糙机械效率越小．
故答案为：（1）如图所示；（2）省；（3）55.6%；（4）当斜面倾斜程度一定时，斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，斜面的机械效率越低．

点评 本题考查斜面的机械效率，要会分析实验数据总结规律，关键是找准需要分析的项目．影响斜面机械效率的因素有物块重力、斜面倾斜程度和斜面粗糙程度，注意控制变量法，在研究机械效率和某一因素关系时，要说明其他两个因素保持一定．