题目内容

4.小明同学为了探究“放在斜面上的物体对斜面的压力跟斜面倾斜程度的关系”,进行了实验,步骤如下:①用双面胶将一个200克的钩码固定在1米长的塑料直尺的中间,将直尺的一头固定在桌子的一端,如图甲所示;②缓缓抬起右端,让直尺与水平方向有一定的夹角,如图乙所示;③继续抬高右端,增大直尺与水平方向的夹角,如图丙所示.

(1)该实验中,小明是通过比较直尺弯曲的程度来判断物体对斜面压力的大小;
(2)分析三次实验的现象,可以得出的结是斜面的倾斜程度越大,物体对斜面的压力越小.
(3)用上述可以分析得出:“同一斜面,斜面倾斜程度变大,机械效率变大”(变大/不变/变小),理由是斜面倾斜程度变大,物体对斜面的压力变小,摩擦力变小,额外功减少.

分析 力可以使物体的形状发生改变,形变量越大,作用效果越明显,说明压力越大.
同一斜面的倾斜程度越小,也就是斜面越缓,机械效率越低,所用拉力反而越小,也就是越省力,同一斜面的倾斜程度越大,也就是斜面越陡,机械效率越高.

解答 解:(1)通过观察可以看出,当倾斜程度不同时,尺子的形变量不同,说明作用效果也不同,即压力大小不同;该实验中,小明是通过比较直尺弯曲的程度来判断物体对斜面压力的大小;
(2)物体对斜面的压力跟斜面倾斜程度有关,倾斜程度越大,压力越小;
(3)同一斜面的倾斜程度越大,也就是斜面越陡,物体对斜面的压力变小,摩擦力变小,额外功减少,所以机械效率会高.
故答案为:(1)比较直尺弯曲的程度;
(2)斜面的倾斜程度越大,物体对斜面的压力越小;
(3)变大;斜面倾斜程度变大,物体对斜面的压力变小,摩擦力变小,额外功减少.

点评 解决这部分题目,要求能快速通过形状改变或运动状态改变来判断力的大小.

练习册系列答案
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14.如图甲所示,是江苏如东风力发电场的外景,该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地,小明在参观了发电场后,对风力发电机产生了浓厚的兴趣.风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢?对这一问题,他做了如下猜想:

①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关,小明设计了如下实验步骤:
①如图乙,将风叶安装在风车底座上,把线的一端固定在风车转轴上,另一端系上钩码.
②在风车正前方1m处放置电风扇,将电风扇的风速调到1挡位,用秒表记录提升钩码到A点所需的时间.
③将电风扇换到2、3挡位,重复以上实验,并将数据记录在表格中.
(注:电风扇挡位越高,风速越大)
表一:
电风扇挡位钩码的质量(g)提升钩码到A点的时间(s)
15015
25013
35010
(1)这个实验是通过测量提升钩码到A点的时间来比较风车输出功率的大小.
(2)通过实验可以得到的结论是:风力发电机的输出功率与风速有关,风速越大,风力发电机输出功率越大.为了进一步研究风力发电机,他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据:
表二:不同风速下风力发电机每秒获得的风能
风速v(m/s)5101520
1s获得的能量E(104J)15120405350
表三:发电机输出电功率与风速的关系
风速(m/s)5101520
输出电功率(kW)436015001100
(3)对表二进行分析,你发现风速在5m/s~15m/s的范围内,风力发电机每秒获得的风能(E)与风速(v)的数学定量关系式是:E=1200v3.
(4)根据表三,风速为10m/s时,这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作36h.
(5)风速为10m/s时,这台发电机的发电效率是多大?

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