Question

常州港是國家一類開放口岸，港口位于常州市新北區(qū)．日前，我校有部分同學(xué)到常州港碼頭參觀．芮靜同學(xué)看到碼頭工人利用斜面把貨物推到車上，聯(lián)想到上物理課時老師講過的知識，芮靜想探究斜面的機械效率可能與哪些因素有關(guān)？提出了以下的猜想：
A．斜面的機械效率可能與物體的重力有關(guān)．
B．斜面的機械效率可能與斜面的傾斜程度有關(guān)．
芮靜同學(xué)為了證實自己的猜想是否正確，她用同一塊木板組成如圖所示的裝置進行了實驗探究，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表：

實驗次數(shù)	斜面傾角θ	物塊重量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	斜面的機械效率η
①	30°	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0	5.0
②	30°	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8		60%
③	45°	3.0	0.8	2.8	1.2	2.4	3.4	71%

（1）在實驗操作過程中，應(yīng)沿斜面向上

勻速

拉動木塊．
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，第①次實驗斜面的機械效率為

60%

，第②次實驗中總功為

3.0

 J．
（3）通過對比實驗①、②數(shù)據(jù)，可驗證芮靜的猜想

A

（A/B）是

錯誤

（正確/錯誤）的；通過對比實驗②、③數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：

在其它條件相同時，斜面傾角越大，機械效率越高

．
（4）除了芮靜的猜想以外，請你猜想斜面的機械效率還可能與

斜面的粗糙程度、木板的長度、拉木塊速度、木板的面積等

（寫出一個）有關(guān)．

Answer 1

分析：（1）物體做勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)和拉力的大小相等．
（2）機械效率等于有用功和總功的比值，即η=

W有

W總

；總功等于沿斜面拉力和斜面長度的乘積，即W_總=Fs．
（3）對比實驗①、②數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，控制的是斜面的傾角，改變的是物體的重力；對比實驗②、③數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，控制的是物體的重力，改變的是斜面的傾角．
（4）影響斜面機械效率的因素很多，主要從有用功和額外功的角度考慮．

解答：解：（1）只有物體做勻速直線運動時，受到的摩擦力才等于彈簧測力計拉力的大�。�
（2）第①次實驗斜面的機械效率：η=

W有

W總

=

3J

5J

=60%；第二次實驗中總功：W_總=Fs=2.5N×1.2m=3.0J．
（3）對比實驗①、②數(shù)據(jù)，控制的是斜面的斜面傾角，改變的是物體的重力，
因此是研究斜面機械效率與物體重力的關(guān)系，即驗證的是猜想A，由實驗數(shù)據(jù)可知，斜面效率與物體重力無關(guān)，猜想A是錯誤的；對比實驗②、③數(shù)據(jù)，控制的是物體的重力，改變的是斜面的傾角，且傾角越大效率越高，
故可得結(jié)論：在其它條件相同時，斜面傾角越大，機械效率越高．
（4）影響斜面機械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度、木板的長度、拉木塊速度、木板的面積等．
故答案為：（1）勻速；（2）60；3.0；（3）A；錯誤；在其它條件相同時，斜面傾角越大，機械效率越高；
（4）斜面的粗糙程度、木板的長度、拉木塊速度、木板的面積等．

點評：解決本題的關(guān)鍵：一是會根據(jù)二力平衡的知識解釋木塊勻速直線運動的原因；二是控制變量法在探究斜面的機械效率實驗中的靈活應(yīng)用．