题目内容

16.如图所示是小明测量“斜面机械效率”的装置图.下表是他记录的实验数据:
实验次数物块重力
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面长
s/m
机械效率
140.32160%
280.341
3120.36160%
480.45164%
580.55.6171.4%
(1)在第2次实验中,斜面的机械效率为60%.
(2)实验1、2、3是探究斜面机械效率与物重的关系.由表中数据可知,当斜面粗糙程度和倾斜程度不变时,沿斜面向上匀速拉动不同重力的物体,机械效率不变(填“变大”、“变小”或“不变”).
(3)实验2、4、5是探究斜面机械效率与斜面倾斜角度的关系.由表中数据可知,在斜面粗糙程度相同时,斜面越陡,机械效率越高.
(4)由实验1的数据可知,物体所受斜面的摩擦力是0.8N.
(5)根据你的实验经历,实验中较难控制的操作是匀速拉动物体在斜面上运动.

分析 (1)再利用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第2次实验中斜面的机械效率;
(2)对比实验1、2、3中的实验数据可知这三次实验是探究斜面机械效率与物重的关系;因为三次实验的机械效率相同,说明其他条件不变时,机械效率保持不变;
(3)如果探究斜面机械效率与斜面倾斜角度的关系,应该改变倾角大小,而保证其他条件不变,分析表中数据找出对比实验;分析表中数据可知斜面越陡,机械效率越大;
(4)根据W总=Fs求出总功,根据W有=Gh求出有用功,根据W总=W有,+W额求出克服摩擦力做的额外功,根据W额=fs求出摩擦力;
(5)实验中只有物体做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数才能稳定,读数才能准确.

解答 解:
(1)在第2次实验中,斜面的机械效率为:η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{8N×0.3m}{4N×1m}$×100%=60%;
(2)对比实验1、2、3中的数据可以发现,三次的物重不同,但斜面长和高均相同,说明这三次实验是探究斜面机械效率与物重的关系;而三次的机械效率都是60%,说明当斜面粗糙程度和倾斜程度不变时,沿斜面向上匀速拉动不同重力的物体,机械效率保持不变;
(3)在实验2、4、5中,物块的重力都是8N,但斜面长相同而高度不同,说明斜面倾斜角度不同,因此这三次实验是探究机械效率与斜面倾斜角度的关系;比较这三次的机械效率可知,斜面越陡,机械效率越大.
(4)实验1的总功:W总=Fs=2N×1m=2J;
有用功:W有=Gh=4N×0.3m=1.2J,
根据W总=W有+W额可知,
克服摩擦力做的额外功:W额=W总-W有=2J-1.2J=0.8J,
根据W额=fs可知,物体所受斜面的摩擦力:f=$\frac{{W}_{额}}{s}$=$\frac{0.8J}{1m}$=0.8N;
(5)实验过程中要匀速拉动物体沿斜面上升,弹簧测力计示数才稳定,读数才能准确,但是很难做到匀速拉动物体沿斜面上升.
故答案是:
(1)60%;(2)物重;不变;(3)2、4、5;越高;(4)0.8;(5)匀速拉动物体在斜面上运动.

点评 本题考查探究斜面机械效率的实验中需测量的物理量、影响因素、综合分析应用等,必须熟练掌握控制变量法.

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