Question

13．現(xiàn)有一把刻度尺、一個(gè)彈簧秤、一重力為G的物塊從長度為S的木板、木塊A．請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)“探究斜面的額外功（W_額外）與斜面的水平長度（L）是否有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中．
（1）如圖所示，某老師用彈簧測力計(jì)將重力G=5.0N的物塊從長度S=0.50m的木板搭成一個(gè)斜面底端勻速拉至斜面頂端．在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整斜面的高度為h=0.20m，將物塊從斜面底端勻速拉至頂端的過程中，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=4.0N，則有用功為1J，機(jī)械效率為50%．
（2）概述實(shí)驗(yàn)的步驟、需要測量的物理量：用彈簧測力計(jì)將重力為G的物塊從長度為S的木板搭成一個(gè)高度為h的斜面底端勻速拉至斜面頂端，拉力大小為F．
物體的重力G，彈簧測力計(jì)的拉力F、斜面的長s、斜面的高度h，額外功（W_額外）的表達(dá)式為W_額外=W_總-W_有用=FS-Gh．
（3）將物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端的過程中，額外功W與斜面的水平長度L（木板在水平面上的正投影長度-工具所限，測量的為近似值）有如下關(guān)系：

L（m）	0.45	0.40	0.35	0.30
W額外（J）	0.90	0.80	0.70	0.60

通過數(shù)據(jù)分析，得出初步結(jié)論：斜面的長不變時(shí)，斜面的額外功與斜面的水平長度成正比．

Answer 1

分析 （1）由功的計(jì)算公式求出有用功與總功，然后由效率公式求出斜面的效率．
（2）根據(jù)功的定義作答：總功等于有用功和額外功之和，分析得出需要測量的物理量．
（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出額外功與斜面水平長度的關(guān)系．

解答 解：（1）有用功W_有用=Gh=5N×0.20=1J，總功W_總=Fs=4N×0.5m=2J，
斜面的效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1J}{2J}$×100%=50%；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：用彈簧測力計(jì)將重力為G的物塊從長度為S的木板搭成一個(gè)高度為h的斜面底端勻速拉至斜面頂端，拉力大小為F．
在實(shí)驗(yàn)中需要測量物體的重力為G，彈簧測力計(jì)沿斜面勻速拉動物體的拉力為F、斜面的長s、斜面的高度h，
總功為：W_總=FS；
W_有用=Gh；
W_額外=W_總-W_有用=FS-Gh．
（3）通過數(shù)據(jù)分析可以得出：斜面的長不變時(shí)，斜面的額外功與斜面的水平長度成正比．
故答案為：（1）1；50%；（2）用彈簧測力計(jì)將重力為G的物塊從長度為S的木板搭成一個(gè)高度為h的斜面底端勻速拉至斜面頂端，拉力大小為F．
物體的重力G，彈簧測力計(jì)的拉力F、斜面的長s、斜面的高度h；W_額外=W_總-W_有用=FS-Gh；
（3）斜面的長不變時(shí)，斜面的額外功與斜面的水平長度成正比．

點(diǎn)評 本題考查了求斜面效率、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、求拉力等問題，有一定的難度；掌握功的計(jì)算公式、效率公式、總功與有用功與額外功間的關(guān)系即可正確解題．