Question

小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如下图所示．她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面倾斜角θ	小车重G/N	斜面高h/m	斜面长S/m	拉力F/N	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η/%
12°	5	0.2	1	2.1	（a）	2.1	47.6
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	（b）	69.4
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	（c）

（1）实验过程中拉力的方向应为      ，小车在斜面上应做      运动．

（2）表格中的三处空格中的是数据应为：（a）      ；（b）      ；（c）      ．

（3）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越      ，斜面拉力越大，斜面的机械效率越      ．

（4）若将小车换成等质量的木块做实验，则每组数据中测力计的示数将      （变大\变小\不变），机械效率将      （变大\变小\不变）．

（5）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持      不变，只改变      ．

Answer

（1）平行于斜面向上；匀速直线；（2）1.0；3.6；81.4；（3）大；高；（4）变大；变小；（5）斜面粗糙程度与斜面倾角；物体的重力．

【解析】【解析】
（1）实验过程中拉力的方向应平行于斜面向上，小车在斜面上应做匀速直线运动．

（2）由表中实验数据可知，第一次实验时的有用功：W有用1=Gh1=5N×0.2m=1.0J；

第二次实验时的总功：W总2=F2L=3.6N×1m=3.6J；

第三次实验的效率：η3=×100%=×100%≈81.4%；

（3）由表中实验数据可知，θ3＞θ2＞θ1时，则拉力F3＞F2＞F1，机械效率η3＞η2＞η1；

由此可知：斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越高．

（4）滑动摩擦力大于滚动摩擦力，若将小车换成等质量的木块做实验，木块受到的摩擦力变大，每组数据中测力计的示数将变大，所做的额外功变大，总功变大，有用功不必，则机械效率将变小．

（5）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持粗糙程度和倾斜程度不变，只改变物体的重力进行试验即可．

故答案为：（1）平行于斜面向上；匀速直线；（2）1.0；3.6；81.4；（3）大；高；（4）变大；变小；（5）斜面粗糙程度与斜面倾角；物体的重力．

考点：斜面机械效率的测量实验．

专题：实验题；测量型实验综合题．

分析：（1）利用斜面提升重物，额外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动物体．

（2）根据表中实验数据，应用功的计算公式、效率公式分析答题．

（3）分析表格数据时，虽然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜度的改变而引起的，但我们先比较省力时，倾斜度是如何变化，然后比较机械效率的变化．

（4）滑动摩擦大于滚动摩擦，根据摩擦力的变化、效率公式分析答题．

（5）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，必须控制其它因素不变，只改变物体的重力．