Question

9．小芳同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)高度可調(diào)節(jié)的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系，如圖1所示．她首先測(cè)出小車重，然后用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面拉動(dòng)小車，調(diào)節(jié)斜面傾斜角θ的大小多次測(cè)量，得下表所示的數(shù)據(jù)：

斜面傾斜角θ	小車重G/N	斜面高h(yuǎn)/m	斜面長S/m	拉力F/N	有用功W有/J	總功W總/J	機(jī)械效率η
12°	5	0.2	1	2.1	1	2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5	3.6	69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3	81%

（1）請(qǐng)你替小芳在上表的空格中填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)．
（2）分析上表中的數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：斜面傾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的機(jī)械效率越低．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中拉力的方向應(yīng)與斜面平行向上．
（4）若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，則要保持斜面傾角不變，斜面的光滑程不變，只改變小車重力，這種研究問題的方法我們稱之為控制變量法．
（5）在上述實(shí)驗(yàn)中，物重，斜面長度不變，若不考慮斜面摩擦，如圖2所示，哪個(gè)圖能正確表示F與斜面高度h的關(guān)系B．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用W_有=Gh、W_總=FS和η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出表格中的所缺的數(shù)據(jù)，完成表格；
（2）分析表格數(shù)據(jù)時(shí)，雖然拉力和機(jī)械效率的變化是因斜面的傾斜度的改變而引起的，但我們先比較省力時(shí)，傾斜度是如何變化，然后比較機(jī)械效率的變化；
（3）利用斜面提升重物，額外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必須與摩擦力方向保持在同一條直線上，且勻速拉動(dòng)物體；
（4）實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用控制變量法，探究斜面機(jī)械效率與物重的關(guān)系，應(yīng)控制斜面傾角、斜面光滑程度不變而改變物重大小進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（5）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推理實(shí)驗(yàn)圖象，采用排除的方法就可以找到正確的圖象．

解答 解：
（l）W_有1=Gh₁=5N×0.2m=1J； W_總2=F₂S=3.6N×1m=3.6J；η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{總3}}$=$\frac{1J}{3.6J}$×100%=81%．
（2）比較數(shù)據(jù)：θ₃＞θ₂＞θ₁時(shí)，則拉力F₃＞F₂＞F₁，機(jī)械效率η₃＞η₂＞η₁；
即：斜面傾斜度θ越小時(shí)，越省力，斜面機(jī)械效率越低．
（3）為了使拉力方向必須與摩擦力方向保持在同一條直線上，所以應(yīng)與斜面平行向上．
（4）探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，要保持斜面傾角不變，斜面的光滑程不變，只改變小車重力，這種研究問題的方法我們稱之為控制變量法．
（5）從表中數(shù)據(jù)可見，推力F隨著斜面高度h的增大而增大，排除C和D兩個(gè)圖；隨著斜面的高度增大，若不考慮斜面摩擦，物重，斜面長度不變，F(xiàn)L=Gh，推力與h成正比，故選B．
故答案為：（1）1；3.6；81%；（2）��；低；（3）平行向上；（4）斜面傾角；小車重力；控制變量；（5）B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查通過斜面機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，考查了有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，并會(huì)綜合分析應(yīng)用等．