Question

某物理課外學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)，在學(xué)過有關(guān)“機(jī)械效率”的知識后，提出了一個問題：“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系？”針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實(shí)驗(yàn)（如圖），并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	斜面的 傾斜程度	物體重 G/N	物體上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物體移動距離S/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	機(jī)械效率η
1	較緩	2.5	0.10	0.8	0.50	0.25	0.40	63%
2	較陡	2.5	0.15	1.1	0.50	0.38	0.55	69%
3	最陡	2.5	0.25	1.5	0.50

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可求出第三次實(shí)驗(yàn)的有用功為

0.625

焦，總功為

0.75

焦，機(jī)械效率是

83%

（2）通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面傾斜程度越小，越

省力

．
（3）通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你對斜面機(jī)械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：在物重和斜面粗糙程度不變時(shí)，

斜面越陡，機(jī)械效率越高

．
（4）根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可求出，第一次時(shí)，物塊A沿斜面上升過程中受到的摩擦力是

0.3

N．

Answer 1

分析：（1）有用功等于物重和物體上升高度的乘積，即W_有=Gh；總功等于沿斜面拉力和斜面長度的乘積，即W_總=FS；機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，即η=

W有用

W總

×100%．
（2）根據(jù)表格中斜面的傾斜程度減小時(shí)，拉力F是否增大，來判斷省力還是費(fèi)力．
（3）通過比較三次實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系．
（4）知道實(shí)驗(yàn)1中的總功和有用功，可利用公式W_額外=W_總-W_有用計(jì)算出額外功，又知道斜面的長度，可利用公式f=

W額外

S

計(jì)算出摩擦力的大�。�

解答：解：（1）第3次實(shí)驗(yàn)有用功為：W_有=Gh=2.5N×0.25m=0.625J； 總功為：W_總=FS=1.5N×0.50m=0.75J；斜面的機(jī)械效率為：η=

W有用

W總

×100%=

0.625J

0.75J

×100%≈83%．
（2）由表格可知，當(dāng)傾斜程度減小時(shí)，拉力F也變小，所以斜面傾斜程度越小，越省力．
（3）由數(shù)據(jù)分析可知，三次實(shí)驗(yàn)中，斜面越陡，機(jī)械效率越高；故斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，傾斜程度越大，機(jī)械效率越高．
（4）∵實(shí)驗(yàn)1中，W_總=0.40J，W_有用=0.25J，
∴額外功為：W_額外=W_總-W_有用=0.40J-0.25J=0.15J，
則摩擦力的大小為：f=

W額外

S

=

0.15J

0.50m

=0.3N．
故答案為：（1）0.625；0.75；83%；
（2）省力；
（3）斜面越陡，機(jī)械效率越高；
（4）0.3．

點(diǎn)評：（1）根據(jù)重力、高度、拉力、斜面長能進(jìn)行有用功、總功、機(jī)械效率的簡單計(jì)算．
（2）在探究影響斜面機(jī)械效率因素的實(shí)驗(yàn)中，要注意控制變量法在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論中的應(yīng)用．我們在探究機(jī)械效率的大小與多個變量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)注意控制變量法的運(yùn)用，在分清變量與控制量的基礎(chǔ)上，分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)論．