Question

為了探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系山，曉龍同學(xué)利用長(zhǎng)木板、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、小車等器材設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)如下表

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	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(zhǎng)度 s/m	機(jī)械 效率
1	較緩	3	0.2	1.6	1	37.5%
2	較陡	3	0.3	1.8	1	?
3	最陡	3	0.4	2.0	1	60%

請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)中曉龍可以通過(guò)________來(lái)改變斜面的傾斜程度．
（2）在第2次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率是________．
（3）斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系是________．
（4）實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，斜面材料相同時(shí)，斜面越陡越________（選填“省力”或“費(fèi)力”）．
（5）斜面的機(jī)械效率還可能與________有關(guān)．為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想，還需要補(bǔ)充的器材是________．

Answer 1

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(cè)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(yàn)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(jī)械效率為：η=×100%=×100%=50%．
（3）分析題目中的三次試驗(yàn)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(jī)械效率是不同的，故能看出的結(jié)論是：斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高（斜面越陡，機(jī)械效率越高）．
（4）實(shí)驗(yàn)三次試驗(yàn)，比較三次試驗(yàn)中所用的沿斜面拉力的大小與斜面傾斜度的關(guān)系還能發(fā)現(xiàn)，斜面材料相同時(shí)，斜面越陡越，越費(fèi)力．
（5）有用功相同的情況下，機(jī)械效率的大小與額外功的大小有關(guān)，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(jī)械效率與斜面的粗糙程度（斜面材料）有關(guān)，故為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想，還需要補(bǔ)充粗糙程度不同的斜面（材料不同的長(zhǎng)木板或斜面）這一器材．
故答案為：
（1）移動(dòng)木塊（平放、豎放、側(cè)放木塊）（調(diào)整長(zhǎng)木板）；（2）50%；
（3）斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高（斜面越陡，機(jī)械效率越高）；（4）費(fèi)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(zhǎng)木板或斜面）．
分析：（1）對(duì)于斜面來(lái)說(shuō)，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(cè)放等即可．
（2）機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，即η=×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(jù)機(jī)械效率的計(jì)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(jī)械效率的數(shù)值即可得出機(jī)械效率與斜面傾斜度的關(guān)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(jié)論；
（5）在有用功相同的情況下，機(jī)械效率的大小與額外功的大小有關(guān)，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(jī)械效率還可能與什么因素有關(guān)，進(jìn)而判斷出所需要添加的器材．
點(diǎn)評(píng)：了解實(shí)驗(yàn)的原理，才能利用公式求出最終的機(jī)械效率，也才能選對(duì)儀器，明確需要測(cè)量的數(shù)據(jù)．這里同樣用到了控制變量法，是我們應(yīng)該注意的，并且在分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)時(shí)，一定要選取在相關(guān)條件不變時(shí)，觀察機(jī)械效率是否與要研究的量是否有關(guān)，這樣才更為嚴(yán)密．