Question

2．學習了機械效率知識后，全班同學對“斜面的機械效率跟什么因素有關”這一課題提出了一些值得探究的猜想：A．斜面的機械效率跟斜面的傾斜程度有關；B．跟斜面的粗糙程度有關；C．跟斜面的長度有關；D．跟物體的重力有關．小剛同學為了證實其中的部分猜想是否正確，設計方案并進行了探究，下表反映了他的探究過程．

實驗 次數(shù)	斜面 傾角	斜面粗糙程度	物重 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉力 F/N	斜面長 S/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	機械效率 η（%）
①	30°	粗糙	1	0.5	0.7	1	0.5		71
②	30°	稍光滑	1	0.5	0.6	1		0.6	83
③	45°	粗糙	1	0.7	0.9	1	0.7	0.9

（1）請你替小剛在上表中的空格處填上適當?shù)臄?shù)據(jù)（小數(shù)位參照表中相關數(shù)據(jù)）．
（2）通過對比實驗①②數(shù)據(jù)，可驗證猜想B（填寫字母）．
（3）通過對比實驗①③數(shù)據(jù)，可以得出的探究結論是：當其它條件一定時，斜面傾斜程度越大，斜面的機械效率越高．
（4）若要驗證猜想D，應控制斜面的長、斜面的傾斜程度和斜面的粗糙程度不改變．
（5）實驗①中，物體在斜面上運動時受到的摩擦力是0.2N．

Answer 1

分析 （1）①知道沿斜面的拉力和斜面的長，可利用公式W_總=Fs計算出總功；
②知道物體的重力和物體上升的高度，可利用公式W_有=Gh計算出有用功；
③知道有用功和總功，可利用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計算出斜面的機械效率；
（2）比較①②兩次實驗可知斜面的粗糙程度不同，兩次的機械效率大小不同，從而可知斜面的機械效率大小與斜面的摩擦程度有關；
（3）根據(jù)①和③中的傾斜角可知，斜面傾斜角不同，兩次實驗的斜面的機械效率也不同，由此即可得出結論；
（4）利用控制變量法，若要驗證斜面的機械效率跟物體的重力有關，就必須控制斜面的長、斜面的傾斜程度和斜面的粗糙程度這些量不改變；
（5）知道實驗①中的總功和有用功，可利用公式W_額外=W_總-W_有用計算出額外功，又知道斜面的長度，可利用公式f=$\frac{{W}_{額}}{s}$計算出摩擦力的大小．

解答 解：
（1）①中的總功為；W_總=Fs=0.7N×1m=0.7J；
②中的有用功為：W_有=Gh=1N×0.5m=0.5J；
③中的機械效率為η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.7J}{0.9J}$×100%≈77.8%；
（2）對比①②數(shù)據(jù)得：斜面越光滑，機械效率越大，即摩擦力越小，機械效率越大，故機械效率與斜面的粗糙程度有關，可以驗證猜想B；
（3）由①中的傾斜角30°和③中的傾斜角45°可知，斜面傾斜角不同，所用拉力不同，其機械效率也不同，說明當其它條件一定時，斜面傾斜程度越大，斜面的機械效率越高；
（4）要驗證猜想D：斜面的機械效率與物體受的重力有關，應控制斜面的長、斜面的傾斜程度和斜面的粗糙程度不改變而物體重力不同．
（5）實驗①中，W_總=0.7J，W_有=0.5J，
額外功為：W_額=W_總-W_有=0.7J-0.5J=0.2J，
則摩擦力的大小為：f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{0.2J}{1m}$=0.2N．
故答案為：（1）71；0.6；0.7；（2）B；（3）高；（4）斜面的粗糙程度；（5）0.2．

點評 （1）根據(jù)重力、高度、拉力、斜面長能進行有用功、總功、機械效率的簡單計算；
（2）在探究影響斜面機械效率因素的實驗中，要注意控制變量法在實驗設計和實驗結論中的應用．我們在探究機械效率的大小與多個變量的關系時，應注意控制變量法的運用，在分清變量與控制量的基礎上，分析實驗的結論．