Question

7．某小组探究斜面也是一种机械，那么斜面的机械效率与斜面的那些因素有关呢？小刚猜想：斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，可能跟斜面的倾斜程度有关．它们将一款木板的一端垫高，构成长度一定、高度可调的斜面，用弹簧测力计拉着同一块木块沿不同的斜面匀速向上运动．如表是他们实验记录的有关数据．

实验 次数	斜面 倾角	斜面材料	物重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	机械效率η
1	30°	玻璃	7	0.5	4.9	1	3.5	4.9	71.4%
2	30°	木板	7	0.5	6.0	1
3	30°	毛巾	7	0.5	6.5	1	3.5	6.5	53.8%
4	20°	木板	7	0.34	4.9	1	2.38	4.9	48.6%
5	15°	毛巾	7	0.26	5.1	1	1.82	5.1	35.7%

（1）在第2次实验中，斜面的机械效率为58.3%．
（2）在第3次实验中，木块与斜面的摩擦力为3N．
（3）选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，是为了探究机械效率与接触面的粗糙程度 的关系．
（4）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面机械效率越低．
（5）实验中还发现，斜面材料相同时，斜面倾角越大，斜面的机械效率越高．
（6）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持斜面的倾角 不变，斜面的光滑程度不变，只改变物重．

Answer 1

分析 （1）克服重力做的功为有用功，拉力做的功为总功，有用功与总功的比值为机械效率；
（2）先根据W_有=Gh和W_总=Fs分别求出有用功和总功，然后根据W_额=W_总-W_有求出额外功，克服摩擦力做功就是额外功，利用f=$\frac{{W}_{额}}{s}$求出摩擦力；
（3）选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，接触面的粗糙程度不同；
（4）分析1、2、3知，斜面粗糙程度不同，斜面的机械效率不同；
（5）比较2与4或3与5可探究斜面机械效率与斜面倾角关系；
（6）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）由表格第2次实验数据：
W有=Gh=7N×0.5m=3.5J，
W总=Fs=6N×1m=6J，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{3.5J}{6J}$×100%=58.3%；
（2）由第3次实验的数据可知，
则额外功W_额=W_总-W_有=6.5J-3.5J=3J，
由W_额=fs得，木块所受摩擦力f=$\frac{{W}_{额}}{s}$=$\frac{3J}{1m}$=3N．
（3）选用不同的接触面材料，改变斜面的粗糙程度，目的是研究机械效率与接触面的粗糙程度的关系；
（4）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当斜面倾角、斜面高、斜面长、物重等条件一定时，发现斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；
（5）要探究斜面材料相同时，斜面的机械效率与斜面倾角度关系应选择2与4或3与5对比，
由实验数据可知：斜面材料相同时，斜面倾角越大，斜面的机械效率越高．
（6）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，只改变小车的重力进行试验即可．
故答案为：（1）58.3%；（2）3；（3）接触面的粗糙程度；（4）斜面越粗糙；（5）高；（6）斜面的倾角；物重．

点评 此题是测量斜面的机械效率并探究影响斜面机械效率的因素，考查了控制变量法在实验中的应用，考查了对实验数据的分析和实验结论的得出；实验探究题考查内容细致，数据多，需要细心读题，考虑全面，回答准确．