Question

16．如图所示，下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如表实验数据．

	斜面与水平面夹角	小车的重力G/N	斜面的粗糙程度	斜面的高度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%
第一组	20°	2.1	玻璃面	0.09	0.6	0.5	0.189	0.30	63
第二组	30°	2.1	玻璃面	0.21	1.1	0.5	0.441	0.55	80.2
第三组	45°	2.1	玻璃面	0.36	1.8	0.5
第四组	45°	2.1	棉布面	0.36	2.0	0.5	0.756	1.00	75.6

（1）此探究实验是采用了控制变量法的物理研究方法．
（2）请将如表中第三组中的空格补充完整：有用功：0.756J，总功：0.9J，机械效率：84%．
（3）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，需要的拉力越大．
（4）请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：
比较第1、2、3组，可得到的结论：斜面的光滑程度相同时，斜面的斜面的倾斜角度越大，机械效率越高．
比较第3、4组，可得到的结论：斜面的倾斜角度相同时，斜面的表面越粗糙，机械效率越低．

Answer 1

分析 （1）斜面的机械效率与斜面的高度、斜面的长度、斜面的粗糙程度等多个因素有关，研究斜面机械效率与其中某个因素的关系时必须采用控制变量法的思想；
（2）斜面的有用功是克服小车重力做的功，用公式W_有用=Gh计算，总功是拉力做的功，用公式W_总=FS计算，机械效率等于有用功和总功的比值，用公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$计算；
（3）分析表格数据时，虽然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜度的改变而引起的，但我们先比较省力时，倾斜度是如何变化；
（4）采用控制变量法思想探究的实验，在得实验结论时，找准变量和不变量，然后根据控制变量法结论的一般形式“在（　　）一定时，（　　）越（　　），（　　）越（　　）”归纳总结．

解答 解：（1）从实验记录表中可以看出，实验的因素比较多有斜面的夹角、斜面的粗糙程度、斜面的高度、斜面的长度等多个因素，有些因素相同，有些因素不同，这正是控制变量法思想的体现．
（2）有用功W_有用=Gh=2.1N×0.36m=0.756J，总功W_总=FS=1.8N×0.5m=0.9J，机械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.756J}{0.9J}$×100%=84%；
（3）比较数据：θ₃＞θ₂＞θ₁时，则拉力F₃＞F₂＞F₁，斜面越陡，需要的拉力越大；
（4）斜面的倾斜程度通过斜面与水平面的夹角体现，夹角越大斜面的倾斜程度越大，分析第1、2、3组实验数据可知，斜面的光滑程度相同时，斜面的斜面的倾斜角度越大，机械效率越高；分析第3、4两组实验数据可知，斜面的倾斜角度相同时，斜面的表面越粗糙，机械效率越低．
故答案为：（1）控制变量法；（2）0.756J、0.9J、84%；（3）大；（4）结论一：斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角度越大，机械效率越高；
结论二：斜面的倾斜角度相同时，斜面的表面越粗糙，机械效率越低．

点评 本题重点考查了斜面机械效率的计算，以及对实验数据的分析处理，归纳总结的能力，是科学探究实验的考查重点，符合新课改的理念．