Question

小明同學想通過實驗來探究斜面的機械效率和什么因素有關．他猜想斜面的機械效率可能與斜面的粗糙程度及斜面的傾斜度有關．他設計了如圖所示的實驗裝置，實驗中保持木塊的拉力與斜面平行，并且勻速拉動木塊．
（1）下面是馬峰在實驗中得到的數據，請你將表中未完成的空格填寫完整．

實驗次數	斜面傾斜程度	斜面粗糙程度	物重 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉力 F/N	斜面長 S/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	機械效率 η（%）
①	30°	粗糙	0.5	0.20	0.35	0.4	0.1	0.14	71
②	30°	稍光滑	0.5	0.20	0.30	0.4
③	60°	粗糙	0.5	0.28	0.45	0.4	0.14	0.18	78

（2）根據上表的數據，請你幫馬峰同學總結得到的實驗結論：
結論1：通過對比實驗1和2，在斜面傾斜程度相同時，斜面越粗糙，機械效率越低．
結論2：通過對比實驗1和3，

在斜面粗糙程度相同時，斜面傾角越大，機械效率越高

．
（3）你認為該實驗中較難控制的操作是

勻速拉物體在斜面上運動

．
小明對“斜面的機械效率與什么因素有關？”這一課題，提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關；
②斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有關；
③斜面的機械效率與斜面的長度有關；
④斜面的機械效率與斜面的高度有關；
⑤斜面的機械效率與拉力的速度無關；
⑥斜面的機械效率與物體的重力無關．
給你如圖所示的裝置，請你選擇上述猜想中的一項，并解答下列問題：
（4）下圖裝置設計是研究以上

③

猜想
（5）你選擇的猜想是

④

，在實驗探究的過程中，需要控制不變的因素有：

②③

（填寫序號）．

Answer 1

分析：（1）知道物重、物體升高的距離、拉力、拉力移動的距離，求出有用功、總功、機械效率．
（2）斜面的機械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度有關．在斜面粗糙程度一定時，斜面傾斜程度越大，斜面機械效率越高；在斜面傾斜程度一定時，斜面越光滑，斜面機械效率越高．
（3）實驗中很難保持拉動物體勻速直線運動．

解答：解：（1）W_有=Gh=0.5N×0.2m=0.1J，
W_總=Fs=0.3N×0.4m=0.12J，
η=

W有

W總

=

0.1J

0.12J

=83%．
（2）實驗1和3，斜面的粗糙程度一定，斜面傾角越大，斜面的機械效率越高．
（3）實驗過程中要勻速拉動物體沿斜面上升，彈簧測力計示數才穩定，讀數才能準確，但是很難做到勻速拉動物體沿斜面上升．
故答案為：（1）0.1；0.12；83；（2）在斜面粗糙程度相同時，斜面傾角越大，機械效率越高；（3）勻速拉物體在斜面上運動．

點評：通過探究斜面的機械效率的實驗，讓學生掌握如何用控制變量法探究物理問題，并考查了有用功、總功、機械效率的計算等．