Question

如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置．小名猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小悦猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关.表格是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据。

实验 次数	斜面的倾 斜程度	物块重 力G/N	斜面高 度h/m	拉力 F/N	斜面长 度S/m	机械效 率η
1	较缓	10	0.2	5.5	1	36.4%
2	较陡	10	0.4	7.0	1	57.1%
3	最陡	10	0.6	8.5	1	70.6%

(1)实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做_____运动。

(2)通过比较表格中“_____”和“_____”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械．

(3)表格实验数据验证了_____（小名/小悦）的猜想，结论是：在其它条件一定时，斜面_____，机械效率越高。

(4)第一次实验中，物块所受斜面的摩擦力为_____N。

(5)请你进一步分析了实验数据，并结合所学物理知识，解决下列关于斜面的物理问题．图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑，该过程中斜面对木块的支持力_____（做功/不做功）．木块到达斜面1、2底端时的速度分别为v₁、v₂，若斜面光滑，则v₁_____v₂（大于/小于/等于）；若斜面粗糙程度相同，则v₁_____v₂（大于/小于/等于）。

Answer

匀速直线 物块重力 拉力 小悦 倾斜程度越大（或越陡） 3.5 不做功 等于 大于

【解析】

(1)[1]实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动；

(2)[2][3]比较表中“物块重力”和“拉力”两栏对应的数据知道，在同一次实验中，拉力总是小于重力的，由此可知，斜面是一种省力的简单机械；

(3)[4]由表中实验数据知道，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，即斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响，所以，是验证小悦的猜想；

[5]分析表中实验数据知道：在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大（或越陡），斜面的机械效率越高；

(4)[6]由表中第1组实验数据知道，有用功是：

W有=Gh=10N×0.2m=2J，

总功是：

W总=Fs=5.5N×1m=5.5J，

则额外功是：

W额=W总 -W有 =5.5J-2J=3.5J，

因为W额 =fs，所以物块所受斜面的摩擦力是：

；

(5)[7]由于木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑，斜面对木块的支持力垂直于斜面向上（即支持力与移动的距离垂直），即木块在支持力的方向上没有移动距离，故支持力不做功；

[8]若斜面光滑，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑时，重力势能全部转化为动能，同一木块在斜面1和2上的高度相同，重力势能相同，故到达斜面底端时动能相同，速度相同，即v1 等于v2；

[9]若斜面粗糙程度相同，斜面2的倾斜程度小，木块对斜面的压力大，滑动摩擦力大，且斜面2更长，则克服摩擦所做的额外功多，所以，木块到达斜面2底端时动能小、速度小，即v1大于v2。