Question

16．如圖所示是探究斜面的機械效率跟什么因素有關(guān)的實驗裝置．實驗器材有木塊、鐵塊、墊塊、各處粗糙程度相同的長木板、彈簧測力計、刻度尺各一個，砝碼若干．

（1）實驗時某同學(xué)在木塊或鐵塊上放置不同的砝碼，改變物塊的重力，用彈簧測力計拉著物塊沿斜面做勻速直線運動．實驗的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表：

次數(shù)	接觸面粗糙程度	物塊重G/N	物塊上升的高度h/m	沿斜面的拉力F/N	物塊移動的距離L/m	機械效率
1	較粗糙（木塊-木板）	2.0	0.25	1.2	0.80	52%
2	較粗糙（木塊-木板）	2.0	0.35	1.4	0.80	63%
3	較粗糙（木塊-木板）	5.0	0.35	3.5	0.80	63%
4	較光滑（鐵塊-木板）	5.0	0.35	3.1	0.80

該同學(xué)運用控制變量法探究的是斜面的機械效率與物塊重、斜面粗糙程度、斜面傾斜程度的關(guān)系．
（2）在第2次實驗中，當(dāng)沿斜面勻速直線拉動時，物塊受到斜面的摩擦力為0.525N．
（3）在第4次實驗中，斜面的機械效率為71%（百分?jǐn)?shù)取整）．

Answer 1

分析 （1）分析實驗2、3，斜面的粗糙程度相同、斜面的傾斜程度相同，物塊重不同；分析實驗1、2，斜面的粗糙程度相同、物塊重相同，斜面的傾斜程度不同（斜面長相同、高度不同，斜面的傾斜程度不同）；分析實驗3、4，斜面的傾斜程度相同、物塊重相同，斜面的粗糙程度不同；根據(jù)機械效率的大小分析判斷是否與三個因素有關(guān)；
（2在第2次實驗中，根據(jù)W_有用=Gh計算有用功，根據(jù)W_總=FL計算總功，由W_額=W_總-W_有 求得額外功，最后根據(jù)W_額=fL可得摩擦力；
（3）在第4次實驗中，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{總}′}$=$\frac{G′h′}{F′L′}$計算此時斜面的機械效率．

解答 解：
（1）分析實驗2、3可知，斜面的粗糙程度相同、斜面的傾斜程度相同，物塊重不同，機械效率相同，研究的是斜面的機械效率與物塊重的關(guān)系（無關(guān)）；
分析實驗1、2可知，斜面的粗糙程度相同、物塊重相同，斜面的傾斜程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系（有關(guān)）；
分析實驗3、4可知，斜面的傾斜程度相同、物塊重相同，斜面的粗糙程度不同，機械效率不同，研究的是斜面的機械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系（有關(guān)）；
由此可見，該同學(xué)探究的是斜面的機械效率與物塊重、斜面粗糙程度、斜面傾斜程度的關(guān)系．
（2）在第2次實驗中，有用功W_有=Gh=2N×0.35m=0.7J，總功W_總=FL=1.4N×0.8m=1.12J，
額外功W_額=W_總-W_有=1.12J-0.7J=0.42J，根據(jù)W_額=fL可得摩擦力f=$\frac{{W}_{額}}{L}$=$\frac{0.42J}{0.8m}$=0.525N；
（3）在第4次實驗中，斜面的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{總}′}$=$\frac{G′h′}{F′L′}$=$\frac{5N×0.35m}{3.1N×0.8m}$≈71%．
故答案為：（1）斜面粗糙程度；斜面傾斜程度；（2）0.525；71%．

點評 本題為斜面機械效率的測量實驗，考查了斜面摩擦力的計算、機械效率的計算、影響機械效率大小的因素，利用好控制變量法分析是本題的關(guān)鍵．