Question

10．如圖是小明探究影響斜面機(jī)械效率因素的實(shí)驗(yàn)裝置，他在實(shí)驗(yàn)時(shí)用彈簧測(cè)力計(jì)拉著同一木塊沿著不同的斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)如表，請(qǐng)你解答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	斜面傾角	斜面材料	物重 G/N	斜面高度h/m	沿斜面拉力F/N	斜面長(zhǎng)S/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	機(jī)械效率η
1	20°	木板	5	0.27	3.5	0.8	1.35	2.80	48.2%
2	30°	木板	5	0.40	4.3	0.8	2.00	3.44
3	40°	玻璃	5	0.51	4.2	0.8	2.55	3.36	75.9%
4	40°	木板	5	0.51	5.0	0.8	2.55	4.00	63.8%
5	40°	毛巾	5	0.51	5.7	0.8	2.55	4.56	55.9

（1）請(qǐng)計(jì)算出第2次實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械效率，并填入上面表格中（小數(shù)點(diǎn)后保留一位）．
（2）利用機(jī)械做功的過(guò)程中，都不可避免的要做一部分額外功，W_額外=W_總-W_有，該實(shí)驗(yàn)利用斜面提升重物的過(guò)程中，克服物塊與斜面間的摩擦力所做的功即為額外功，在第4次實(shí)驗(yàn)中，克服摩擦力所做的額外功為1.45J，物塊沿斜面上升過(guò)程中受到的摩擦力為1.8N．（小數(shù)點(diǎn)后保留一位）
（3）分析第1、2、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出：在斜面粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率越高．
（4）分析第3、4、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出：在斜面傾斜程度相同時(shí)，斜面越光滑，機(jī)械效率越高．
（5）在分析完影響斜面機(jī)械效率的因素后，小明發(fā)現(xiàn)其實(shí)沿斜面的拉力大小也是有規(guī)律的，如分析第1、2、4次實(shí)驗(yàn)中拉力的大小，可得出：沿粗糙程度一定的斜面勻速拉動(dòng)同一物塊，斜面傾斜程度越大，則所需拉力越大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$求出第2次實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械效率；
（2）從表格中找到第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)總功、有用功的數(shù)值，根據(jù)W_總=W_有+W_額算出額外功，再根據(jù)W_額=fs可算出摩擦力f；
（3）第1、2、4次實(shí)驗(yàn)斜面的材料相同，傾斜程度不同，觀察比較數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（4）第3、4、5次實(shí)驗(yàn)斜面的傾斜程度相同，材料不同，觀察比較數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（5）斜面的省力程度與斜面的光滑程度和傾斜程度有關(guān)．

解答 解：
（1）第2次實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{2.00J}{3.44J}$×100%≈58.1%；
（2）第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，W_總=4.00J，W_有=2.55J，
因?yàn)閃_總=W_有+W_額，
所以W_額=W_總-W_有=4.00J-2.55J=1.45J，
又因?yàn)閃_額=fs，s=0.8m，
所以木塊受到的摩擦力：f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{1.45J}{0.8m}$≈1.8N；
（3）第1、2、4次實(shí)驗(yàn)中，斜面的材料相同（即斜面的光滑程度相同），斜面傾角不同（即斜面傾斜程度不同）；根據(jù)第1、2、4次記錄的數(shù)據(jù)可以看出：斜面傾斜程度越大時(shí)，斜面的機(jī)械效率越高．
故可得出：在斜面光滑程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大，機(jī)械效率越高．
（4）第3、4、5次實(shí)驗(yàn)中，斜面傾角相同（即斜面傾斜程度相同），斜面的材料不同（即斜面的光滑程度不同）；由第3、4、5次記錄的數(shù)據(jù)可以看出：在斜面傾斜程度相同時(shí)，斜面越光滑，機(jī)械效率越高．
故可得出：在斜面傾斜程度相同時(shí)，斜面越光滑，機(jī)械效率越高（或者：在斜面傾斜程度相同時(shí)，斜面越粗糙，機(jī)械效率越低）．
（5）通過(guò)分析第1、2、4次實(shí)驗(yàn)中拉力的大小，可得出：沿粗糙程度一定的斜面勻速拉動(dòng)同一物塊，斜面傾斜程度越大，則所需拉力越大．
故答案為：（1）58.1%；（2）1.45；1.8；（3）越高；（4）在斜面傾斜程度相同時(shí)，斜面越光滑，機(jī)械效率越高；（5）越大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了斜面機(jī)械效率的影響因素，利用控制變量法探究斜面機(jī)械效率跟各因素之間的關(guān)系．