Question

小明用如图所示的装置探究斜面的机械效率，实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿不同的斜面匀速向上运动，测量数据记录如下表：

实验次数	斜面倾角	斜面材料	物重G/N	斜面高度h/m	沿斜面拉力F/N	斜面长s/m	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
1	30°	玻璃	7	0.5	4.9	1	3.5	4.9	71.4%
2	30°	木板	7	0.5	6.0	1	3.5	6.0
3	30°	毛巾	7	0.5	6.5	1	3.5	6.5	53.8%
4	20°	木板	7	0.34	4.9	1	2.38	4.9	48.6%
5	15°	毛巾	7	0.26	5.1	1	1.82	5.1	35.7%

（1）在第1、2、3次试验中，改变斜面的材料的目的是______．
（2）在第二次实验中，斜面的机械效率为______，物体受到的摩擦力为______N．
（3）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当其他条件一定时，______．
（4）若通过分析第1、4、5次实验数据，得出斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越大．你认为存在的问题是：______．

Answer

（1）选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料，接触面的粗糙程度不同；
（2）拉力做的功为总功，有用功与总功的比值为机械效率；假设没有摩擦力时应需要的拉力为F′，则摩擦力为f=F-F′；
（3）分析1、2、3知，斜面粗糙程度不同，斜面的机械效率不同；
（4）要研究斜面倾斜程度与斜面的机械效率的关系，必须保证其它条件一样．
【解析】
（1）选用不同的接触面材料，目的是研究机械效率与接触面的粗糙程度的关系；
（2）有用功为：W有=Gh=7N×0.5m=3.5J；
总功为：W总=FS=6N×1m=6J；
斜面的机械效率为：η=×100%=×100%=58.3%；
若没有摩擦时则根据F′L=Gh得：
F′===3.5N，
∴摩擦力为f=F-F′=6N-3.5N=2.5N．
（3）分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当斜面倾角、斜面高、斜面长、物重等条件一定时，发现斜面越粗糙，斜面的机械效率越小；
（4）第1、4、5次实验数据，目的是研究斜面倾斜程度与斜面的机械效率的关系，但是其中变量太多，没有控制好变量，即没有控制斜面的粗糙程度相同．
故答案为：
（1）改变斜面的粗糙程度；
（2）58.3%；2.5；
（3）斜面越粗糙，斜面的机械效率越小；
（4）没有控制斜面的粗糙程度相同．