Question

11．某科學(xué)興趣小組針對(duì)同學(xué)中存在的有關(guān)斜面的一些疑惑，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究和理論探究活動(dòng)．
[實(shí)驗(yàn)探究]
將長(zhǎng)度為1m的長(zhǎng)木板的一端墊高，構(gòu)成長(zhǎng)度一定高度可調(diào)的斜面（如圖所示），用沿斜面向L的拉力F使重為10N的滑塊沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)．完成斜面機(jī)械效率測(cè)量．如表呈現(xiàn)的是部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4
斜面高度h/m	0.15	0.20	0.25	0.30
拉力F/N	2.7	3.2	3.6	4.1
機(jī)械效率	0.56	0.63	0.69

（1）第四次實(shí)驗(yàn)中斜面的機(jī)械效率為0.73；
（2）疑惑一：“斜面的機(jī)械效率越高越省力嗎？”
據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出正確的結(jié)論：斜面的機(jī)械效率越高，越費(fèi)力；
（3）疑惑二：“斜面傾斜程度越大拉力越大，滑塊受到的摩擦力也一定越大嗎？”
請(qǐng)進(jìn)一步分析表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出正確的結(jié)論：斜面的粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大機(jī)械效率越高．
[理論探究]
（4）“滑塊受到的摩擦力是一個(gè)‘不可直接測(cè)量’量，能通過(guò)‘可測(cè)量’量求出摩擦力嗎？”請(qǐng)根據(jù)已有的知識(shí)求第二次實(shí)驗(yàn)滑塊受到的摩擦力$\frac{FL-Gh}{L}$N．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)W=Fs求出總功，利用效率公式求出第4次斜面的機(jī)械效率；
（2）分析表中的拉力和機(jī)械效率之間的關(guān)系，即可得出斜面的機(jī)械效率越高是否省力；
（3）斜面越高傾斜程度就越大，分析表中斜面高度和機(jī)械效率之間的關(guān)系，即可得出斜面傾斜程度與效率的關(guān)系．
（4）滑塊在拉力作用下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)功的原理列出等式就可得出摩擦力的表達(dá)式．

解答 解：
（1）第4次的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{10N×0.3m}{4.1N×1m}$≈0.73；
（2）從表中第1到4次實(shí)驗(yàn)可以看出，機(jī)械效率逐漸增大，拉力也逐漸增大，越來(lái)越費(fèi)力；
故可得結(jié)論：斜面的機(jī)械效率越高，越費(fèi)力．
（3）從表中第1到4次實(shí)驗(yàn)可以看出，斜面越高（即斜面傾斜程度越大），機(jī)械效率越高；
故可得結(jié)論：斜面的粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大機(jī)械效率越高．
（4）當(dāng)滑塊沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：由功的關(guān)系FL=Gh+fL，可得f=$\frac{FL-Gh}{L}$．
故答案為：（1）0.73；（2）斜面的機(jī)械效率越高，越費(fèi)力；（3）斜面的粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大機(jī)械效率越高；（4）$\frac{FL-Gh}{L}$．

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)是數(shù)據(jù)的分析和處理，以及歸納總結(jié)能力的考查，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外功等于零即正功等于負(fù)功，也就是同方向上的功的和等于反方向上功的和．