Question

（2011?佛山）為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系山，曉龍同學利用長木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊、小車等器材設計了如圖所示的實驗裝置．
實驗測量的數據如下表

實驗 次數	斜面傾 斜程度	小車重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉 力 F/N	斜面長度 s/m	機械 效率
l	較緩	3	0.2	1.6	l	37.5%
2	較陡	3	0.3	1.8	1
3	最陡	3	0.4	2.0	1	60%

請你根據表中的數據解答下列問題：
（1）實驗中曉龍可以通過

移動木塊（平放、豎放、側放木塊）（調整長木板）

來改變斜面的傾斜程度．
（2）在第2次實驗中，斜面的機械效率是

50%

．
（3）斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系是

斜面傾斜程度越大，機械效率越高（斜面越陡，機械效率越高）

．
（4）實驗中還發(fā)現，斜面材料相同時，斜面越陡越

費力

（選填“省力”或“費力”）．
（5）斜面的機械效率還可能與

斜面的粗糙程度（斜面材料）

有關．為了通過實驗驗證你的猜想，還需要補充的器材是

粗糙程度不同的斜面（材料不同的長木板或斜面）

．

Answer 1

分析：（1）對于斜面來說，要想改變斜面的傾斜程度，可以從改變木塊的位置或改變木板的位置的角度分析即可判斷．即可以將木塊平放、豎放、側放等即可．
（2）機械效率等于有用功和總功的比值，即η=

W有

W總

×100%，故在該題中，克服木塊重力所做的功是有用功，沿斜面向上的拉力所做的功是總功，故再據機械效率的計算 公式即可得出答案；
（3）分析斜面在不同傾斜程度的情況下的機械效率的數值即可得出機械效率與斜面傾斜度的關系；
（4）分析斜面在不同傾斜程度的情況下的沿斜面拉力的大小即可得出結論；
（5）在有用功相同的情況下，機械效率的大小與額外功的大小有關，且由于木塊克服斜面的摩擦所做的功是額外功，故能判斷出斜面的機械效率還可能與什么因素有關，進而判斷出所需要添加的器材．

解答：解：（1）要想改變斜面的傾斜程度，可以從改變木塊的位置的角度出發(fā)考慮，即將木塊平放、豎放、側放等均可，也可改變木板的位置的角度分析考慮．
（2）在第二次試驗中的有用功為：W_有=Gh=3N×0.3m=0.9J； 總功為：W_總=FS=1.8N×1m=1.8J；斜面的機械效率為：η=

W有

W總

×100%=

0.9J

1.8J

×100%=50%．
（3）分析題目中的三次試驗不難看出，表格中斜面的傾斜程度變化，物重不變，同一斜面即粗糙程度不變，但是斜面的機械效率是不同的，故能看出的結論是：斜面傾斜程度越大，機械效率越高（斜面越陡，機械效率越高）．
（4）實驗三次試驗，比較三次試驗中所用的沿斜面拉力的大小與斜面傾斜度的關系還能發(fā)現，斜面材料相同時，斜面越陡越，越費力．
（5）有用功相同的情況下，機械效率的大小與額外功的大小有關，且由于木塊克服斜面的摩擦所做的功是額外功，故能判斷出斜面的機械效率與斜面的粗糙程度（斜面材料）有關，故為了通過實驗驗證你的猜想，還需要補充粗糙程度不同的斜面（材料不同的長木板或斜面）這一器材．
故答案為：
（1）移動木塊（平放、豎放、側放木塊）（調整長木板）；（2）50%；
（3）斜面傾斜程度越大，機械效率越高（斜面越陡，機械效率越高）；（4）費力；
（5）斜面的粗糙程度（斜面材料）；粗糙程度不同的斜面（材料不同的長木板或斜面）．

點評：了解實驗的原理，才能利用公式求出最終的機械效率，也才能選對儀器，明確需要測量的數據．這里同樣用到了控制變量法，是我們應該注意的，并且在分析實驗的數據時，一定要選取在相關條件不變時，觀察機械效率是否與要研究的量是否有關，這樣才更為嚴密．