Question

16．如图所示是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置．实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计、刻度尺各一个，砝码若干．

（1）实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码，改变物块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动．实验的部分数据如表：

次数	接触面粗糙程度	物块重G/N	物块上升的高度h/m	沿斜面的拉力F/N	物块移动的距离L/m	机械效率
1	较粗糙（木块-木板）	2.0	0.25	1.2	0.80	52%
2	较粗糙（木块-木板）	2.0	0.35	1.4	0.80	63%
3	较粗糙（木块-木板）	5.0	0.35	3.5	0.80	63%
4	较光滑（铁块-木板）	5.0	0.35	3.1	0.80

该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与物块重、斜面粗糙程度、斜面倾斜程度的关系．
（2）在第2次实验中，当沿斜面匀速直线拉动时，物块受到斜面的摩擦力为0.525N．
（3）在第4次实验中，斜面的机械效率为71%（百分数取整）．

Answer 1

分析 （1）分析实验2、3，斜面的粗糙程度相同、斜面的倾斜程度相同，物块重不同；分析实验1、2，斜面的粗糙程度相同、物块重相同，斜面的倾斜程度不同（斜面长相同、高度不同，斜面的倾斜程度不同）；分析实验3、4，斜面的倾斜程度相同、物块重相同，斜面的粗糙程度不同；根据机械效率的大小分析判断是否与三个因素有关；
（2在第2次实验中，根据W_有用=Gh计算有用功，根据W_总=FL计算总功，由W_额=W_总-W_有 求得额外功，最后根据W_额=fL可得摩擦力；
（3）在第4次实验中，根据η=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{总}′}$=$\frac{G′h′}{F′L′}$计算此时斜面的机械效率．

解答 解：
（1）分析实验2、3可知，斜面的粗糙程度相同、斜面的倾斜程度相同，物块重不同，机械效率相同，研究的是斜面的机械效率与物块重的关系（无关）；
分析实验1、2可知，斜面的粗糙程度相同、物块重相同，斜面的倾斜程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系（有关）；
分析实验3、4可知，斜面的倾斜程度相同、物块重相同，斜面的粗糙程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系（有关）；
由此可见，该同学探究的是斜面的机械效率与物块重、斜面粗糙程度、斜面倾斜程度的关系．
（2）在第2次实验中，有用功W_有=Gh=2N×0.35m=0.7J，总功W_总=FL=1.4N×0.8m=1.12J，
额外功W_额=W_总-W_有=1.12J-0.7J=0.42J，根据W_额=fL可得摩擦力f=$\frac{{W}_{额}}{L}$=$\frac{0.42J}{0.8m}$=0.525N；
（3）在第4次实验中，斜面的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{总}′}$=$\frac{G′h′}{F′L′}$=$\frac{5N×0.35m}{3.1N×0.8m}$≈71%．
故答案为：（1）斜面粗糙程度；斜面倾斜程度；（2）0.525；71%．

点评 本题为斜面机械效率的测量实验，考查了斜面摩擦力的计算、机械效率的计算、影响机械效率大小的因素，利用好控制变量法分析是本题的关键．