Question

18．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示．她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到如表所示的数据：

斜面 倾斜角θ	小车重G/N	斜面高 h/m	斜面长 S/m	拉力 F/N	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效率η
12°	5	0.2	1	2.1	1	2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	3.6	69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	81.4%

（1）实验过程中拉力的方向应平行于斜面向上．
（2）请你在上表的空格中填上适当的数据．
（3）分析如表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低．
（4）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、倾斜程度不变，只改变物体的重力．

Answer 1

分析 （1）利用斜面提升重物，额外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动物体；
（2）根据实验数据，利用W_有=Gh、W_总=Fs求出表格中的所缺的数据，完成表格；
（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，然后比较机械效率的变化；
（4）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）为了使拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，所以应与斜面平行向上；
（2）W_有1=Gh₁=5N×0.2m=1J； W_总2=F₂s=3.6N×1m=3.6J；
（3）比较数据：θ₃＞θ₂＞θ₁时，则拉力F₃＞F₂＞F₁，机械效率η₃＞η₂＞η₁；
即：斜面倾斜度θ越小时，越省力，斜面机械效率越低；
（4）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，只改变物体的重力进行试验即可．
故答案为：（1）平行于斜面向上；（2）1；3.6；（3）小；低；（4）粗糙程度；倾斜程度；物体的重力．

点评 本题考查通过斜面机械效率的实验，考查了有用功、总功的计算，并会综合分析应用等．