Question

在探究“斜面的机械效率”的实验中，有些同学提出“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有怎样的关系？”针对这个问题，我班的同学利用同一木板，搭成不同倾角的斜面，将同一小车沿斜面匀速拉动，实验过程如下
A．用弹簧测力计测得小车的重力G．
B．用木板作斜面，如图所示．把一个小车通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把小车匀速拉上斜面．
C．分别测出拉力F，小车移动的距离S和升高的高度h
D．改变斜面的高度，做三次实验，记录实验数据如表：

实验 次数	斜面倾 斜程度	小车重 G/N	小车上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	小车移动 距离S/m	有用功 W/J	总功W/J	机械 效率η
1	较缓	4.0	0.2	0.9	1.2		1.08
2	较陡	4.0	0.3	1.2	1.2			83%
3	最陡	4.0	0.4	1.5	1.2	1.6

（1）你将一位同学做三次实验的计算所缺数据填入表格中．（六个空）
（2）分析实验数据可知，在粗糙程度相同的情况下，斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：

 

．
（3）分析实验数据可知：在粗糙程度相同的情况下，斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系是：

 

．
（4）如果该同学还要进一步探究“斜面机械效率与物重的关系”，实验时应控制小车移动的距离、

 

和

 

不变．
（5）除了上述实验结论，你另外提出一条提高斜面机械效率的合理化建议

 

．

Answer 1

分析：（1）根据W_有=Gh和W_总=FS分别求出有用功和总功，然后根据η=

W有

W总

求出机械效率；
（2）分析1、2、3三次实验数据，在斜面倾斜程度不同的情况下拉力的大小关系得出结论；
（3）分析1、2、3三次实验数据，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；
（4）要分析斜面机械效率和物重的关系，就要采用控制变量法控制斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度一定；
（5）有用功一定时，额外功越少，机械效率越高；额外功一定时，有用功越多，机械效率越高．

解答：解：（1）W_1有=G₁h₁=4N×0.2m=0.8J；η₁=

W1有

W1总

×100%=

0.8J

1.08J

×100%=74%；
W_2有=G₂h₂=4N×0.3m=1.2J，W_2总=F₂S₂=1.2N×1.2m=1.44J；
W_3总=F₃S₃=1.5N×1.2m=1.8J，η₃=

W3有

W3总

×100%=

1.6J

1.8J

×100%=89%；
（2）分析1、2、3次的实验数据可以发现，在小车重力一定时，斜面的倾斜程度越大，越费力；
（3）分析1、2、3次的实验数据可以发现，在斜面粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高；
（4）影响斜面机械效率的因素有两个：斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度，要探究斜面机械效率和物重的关系，就要控制斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度一定．
（5）由η=

W有

W总

可知，有用功一定时，额外功越少，机械效率越高；额外功一定时，有用功越多，机械效率越高；因此减小接触面的粗糙程度或增加物重可以减小摩擦力．
故答案为：（1）0.8；74%；1.2；1.44；1.8；89%；（2）斜面越陡越费力；（3）斜面越陡机械效率越高；（4）斜面的粗糙程度；斜面的倾斜程度；（5）增加物重．

点评：解答此题我们首先要知道影响斜面机械效率的因素有：斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度；控制变量法是初中物理最常见的一种探究方法，我们要学会使用控制变量法．