Question

小明學過機械效率后，提出了一個問題：“斜面的傾斜程度與斜面的機械效率有沒有關系？”針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	斜面的傾斜程度	物重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有用/J	總功W總/J	機械效率η
1	較緩	5.0	0.1	1.6	0.5	0.5	0.8	63%
2	較陡	5.0	0.15	2.2	0.5	0.75	1.1	68%
3	最陡	5.0	0.25	3.1	0.5

（1）第三次實驗填入表格中的數(shù)據(jù)：有用功為

 

J，總功為

 

J，機械效率是

 

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（2）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，越

 

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（3）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，你對斜面機械效率的問題可獲得的初步結論是

 

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（4）如果小明還想要探究斜面機械效率與物重的關系，實驗時應控制哪些條件不變？

 

．

Answer 1

分析：（1）克服重力做的功為有用功，拉力做的功為總功，機械效率等于有用功與總功的比值；
（2）三次實驗中，物體的重力相同，比較拉力大小和斜面傾斜程度的關系就可以得出結論；
（3）采用控制變量法的思想，找出相同因素和不同因素，分析機械效率的大小得出正確的結論；
（4）一個物理量與多個因素有關，研究與其中某個因素的關系時，采用控制變量法，控制要研究的變量不同，保持其余變量相同．

解答：解：（1）有用功等于物重和上升高度的乘積，即W_有用=Gh=5.0N×0.25m=1.25J；
總功等于拉力和移動距離的乘積，即W_總=FS=3.1N×0.5m=1.55J；
機械效率等于有用功和總功的比值，即η=

W有用

W總

=

1.25J

1.55J

×100%=80.6%．
（2）提升物體重力相同，拉力越大越費力，拉力越小越省力，從第1次到第3次，斜面傾斜程度逐漸變大，拉力也逐漸變大，說明斜面越陡，越費力．
（3）這三次實驗選用的是同一斜面，粗糙程度是一定的，提升的物重也是一樣的，從第1次到第3次可以看出，當斜面的粗糙程度相同時，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，機械效率越高．
（4）斜面的機械效率與物重、傾斜程度、粗糙程度有關，研究與物重的關系，就應控制其余因素不變．
故答案為：（1）1.25、1.55、80.6%；
（2）費力；
（3）當斜面的粗糙程度相同時，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，機械效率越高；
（4）斜面的傾斜程度，斜面的粗糙程度．

點評：（1）影響斜面機械效率的因素有：提升物體的重力、斜面的粗糙程度、斜面的傾斜程度，研究機械效率與其中某個因素的關系，采用控制變量法的思想；
（2）采用控制變量法研究的實驗，在歸納結論時，一定要看清相同因素和不同因素，一般是在（相同因素）相同時，物理量與（不同因素）有關．