Question

小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系？针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验（如图所示），并记录实验数据如下表：，并记录实验数据如下：

（1）第三次实验填入表格中的数据：有用功为_____J，总功为______J，机械效率是        。                     

（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越           。

（3）通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：_             。

（4）如果小明还想要探究斜面机械效率与物重的关系，实验时应控制哪些条件不变？

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Answer

（1）1.25，1.55，81%；（2）费力（或不省力）；（3）在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越高；（4）斜面的倾斜程度、斜面与物体接触面的粗糙程度。

 【解析】

本题考查学生的科学探究能力。（1）在利用斜面来搬运物体时，所做的有用功是克服物体重力所做的功，额外功是克服物体与斜面之间摩擦力所做的功，所作的总功是所用推力或拉力所做的功，所以第三次实验中的所作的有用功为W有用=Gh=5N×0.25m=1.25J，总功为W总=FS=3.1N×0.5=1.55J，此时斜面的机械效率是η=W有用/W总=1.25J/1.55J=81%；（2）由实验数据中的第2列、第3列和第5列对比分析，我们可以看出当物体的重力不变时，斜面越陡沿斜面拉物体的拉力也就越大，据此我们可得出斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，拉力越大，越费力；（3）通过对实验数据中的第2列、第3列和第9列对比分析，可得出的结论是：在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越高；（4）要想探究机械效率与物重的关系，我们应采用控制变量法，控制其他影响斜面机械效率的相关因素不变，即控制斜面的倾斜程度、斜面与物体接触面的粗糙程度不变，只改变物重的大小即可。