Question

6．在探究“斜面的机械效率与什么因素有关”的实验中，小明用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动．实验的部分数据如下：

实验次数	斜面倾角θ	物重G/N	物块上升高度h/m	拉力F/N	移动距离S/m	机械效率η
1	30°	5.0	0.25	3.4	0.50	73.5%
2	40°	5.0	0.35	4.2	0.50	83.8%
3	50°	10.0	0.35	8.0	0.50

（1）根据表中数据可求出第3次实验的有用功是3.5J，机械效率为87.5%．物块和斜面的内能增加了约0.5J．
（2）分析表中数据，可以得出的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，机械效率越高．
（ 3）若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持斜面倾角不变．这种研究问题的方法在我们的学习中经常用到，请你在列举一个研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关．

Answer 1

分析 （1）知道物重和物块上升高度，根据W_有用=Gh求出有用功；
知道拉力和移动距离，根据W总=Fs求出总功，最后利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求出机械效率；
物块和斜面增加的内能，就等于物块克服与斜面之间的摩擦力所做的功，即额外功，W_额=W_总-W_有用；
（2）分析表格中的数据，看斜面的机械效率随倾斜程度的增大如何变化，从而得出结论；
（3）要探究斜面机械效率和倾斜程度的关系，就要采用控制变量法控制斜面倾角一定；
探究有多个变化因素的问题时，控制别的因素，只让一个因素变化，用到控制变量法．

解答 解：（1）由表中数据可知，第3次实验拉力做的有用功：
W_有用=Gh=10.0N×0.35m=3.5J．
拉力做的总功：
W_总=Fs=8.0N×0.50m=4J，
故第3次实验斜面的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{3.5J}{4J}$×100%=87.5%．
物块和斜面增加的内能即额外功，
W_额=W_总-W_有用=4J-3.5J=0.5J．
（2）分析表中数据可知：斜面的倾斜程度越大，即斜面倾角越大，斜面的机械效率越高；
要探究斜面机械效率和斜面粗糙程度的关系，就要控制斜面的倾斜程度一定．
（3）要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，就要控制斜面的倾斜程度一定，即保持斜面倾角不变．
这种研究问题的方法称为控制变量法，比如：
研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关；研究压力的作用效果跟哪些因素有关等（合理即可）．
故答案为：（1）3.5；87.5%；0.5；
（2）高；
（3）斜面倾角；研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关．

点评 本题考查了探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验，涉及到功的计算、斜面机械效率的计算、做功改变物体内能及控制变量法的应用等知识，具有一定的综合性，关键是控制变量法的应用以及分析实验数据得出结论．