Question

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拉动小车，使小车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	小车重量 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	10	0.1	3	1	1	3	33.3%
较陡	10	0.2	4	1	2	4	50%
最陡	10	0.4		1		6

（1）当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为______N；木块和斜面的内能共增加了______J；斜面的机械效率为______%．
（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______．
（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：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由表格的数据可知，斜面“最陡”时，拉力做的总功和拉力方向移动的距离，利用F=求出沿斜面拉力；根据W=Gh求出有用功，总功和有用功之差即为木块和斜面内能的增加量（额外功），根据η=求出斜面的机械效率．
（2）三次实验中，木块重力一样，那么沿斜面的拉力越小，表明越省力；
（3）分析三次实验数据，在斜面倾斜程度不同的情况下机械效率的大小关系得出结论．
解答：解：（1）当斜面“最陡”时，
沿斜面拉力为F===6N；
对木块做的有用功W_有=Gh=10N×0.4m=4J，
木块和斜面的内能共增加了W_内=W_总-W_有=6J-4J=2J；
斜面的机械效率为η==≈66.7%．
（2）在三次实验中，木块的重力都是10N，其中斜面最陡时，用的拉力最大；即斜面越陡，需要的拉力越大．
（3）分析三次的实验数据可以发现，在其它条件一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高．
故答案为：（1）6；2；66.7；（2）大；（3）在其它条件一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高．
点评：本题考查了影响斜面机械效率的因素、做功改变物体内能、控制变量法的使用、斜面机械效率的计算等，是一道综合题，要注意在任何伴随摩擦的运动中，一部分机械能转化为摩擦物体的内能是一个非常普遍的现象．