Question

在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？提出了以下的猜想：

A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关．

B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关．

小华同学为了证实自己的猜想是否正确，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如表：

试验次数	斜面倾角θ	物块重量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	斜面的机械效率
	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）在实验操作过程中，应沿斜面向上      拉动木块．

（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为      %，第②次实验中总功为      J．

（3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想      （填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：      ．

（4）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与      （写出一个）有关．

Answer

（1）匀速；

（2）60；3.0；

（3）A；在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；

（4）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．

【解析】【解析】

（1）为了便于测量拉力和尽量减小不必要的额外功，应保持木块沿斜面向上拉动木块，使其做匀速直线运动；

（2）第①次实验斜面的机械效率：

η====60%；

第二次实验中总功：

W总=Fs=2.5N×1.2m=3.0J．

（3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的斜面倾角，改变的是物体的重力，

因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，即验证的是猜想A；

对比实验②、③数据，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角，且倾角越大效率越高，

故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高．

（4）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．

故答案为：

（1）匀速；

（2）60；3.0；

（3）A；在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；

（4）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．

【考点】斜面机械效率的测量实验；二力平衡条件的应用；斜面的机械效率．

【专题】计算题；实验题；控制变量法．

【分析】（1）利用斜面提升重物，有用功是克服物体重力而做的功，额外功主要是克服摩擦力而做的功，物体加速运动，会使物体的动能增加，从而增加额外功，所以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）机械效率等于有用功和总功的比值，即η=；总功等于沿斜面拉力和斜面长度的乘积，即W总=Fs．

（3）对比实验①、②数据发现，控制的是斜面的倾角，改变的是物体的重力；对比实验②、③数据发现，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角．

（4）影响斜面机械效率的因素很多，主要从有用功和额外功的角度考虑．

【点评】解决本题的关键：一是会根据二力平衡的知识解释木块匀速直线运动的原因；二是控制变量法在探究斜面的机械效率实验中的灵活应用．