Question

【題目】如圖甲所示是某一學習小組探究“斜面的機械效率”實驗裝置．小名猜想斜面的機械效率可能跟斜面的粗糙程度有關，小悅猜想斜面的機械效率可能跟斜面的傾斜程度有關.表格是其中一位同學在其它條件一定時的實驗數據。

實驗 次數	斜面的傾 斜程度	物塊重 力G/N	斜面高 度h/m	拉力 F/N	斜面長 度S/m	機械效 率η
1	較緩	10	0.2	5.5	1	36.4%
2	較陡	10	0.4	7.0	1	57.1%
3	最陡	10	0.6	8.5	1	70.6%

(1)實驗時，沿斜面拉動木塊時，為使測力計的示數穩定，應盡量使木塊做_____運動。

(2)通過比較表格中“_____”和“_____”兩欄對應的數據，可知斜面是一種省力的簡單機械．

(3)表格實驗數據驗證了_____（小名/小悅）的猜想，結論是：在其它條件一定時，斜面_____，機械效率越高。

(4)第一次實驗中，物塊所受斜面的摩擦力為_____N。

(5)請你進一步分析了實驗數據，并結合所學物理知識，解決下列關于斜面的物理問題．圖乙中斜面1的長度小于斜面2的長度，木塊從斜面頂端由靜止釋放后沿著斜面下滑，該過程中斜面對木塊的支持力_____（做功/不做功）．木塊到達斜面1、2底端時的速度分別為v1、v2，若斜面光滑，則v1_____v2（大于/小于/等于）；若斜面粗糙程度相同，則v1_____v2（大于/小于/等于）。

Answer 1

【答案】勻速直線 物塊重力 拉力 小悅 傾斜程度越大（或越陡） 3.5 不做功 等于 大于

【解析】

(1)[1]實驗時，沿斜面拉動木塊時，為使測力計的示數穩定，應盡量使木塊做勻速直線運動；

(2)[2][3]比較表中“物塊重力”和“拉力”兩欄對應的數據知道，在同一次實驗中，拉力總是小于重力的，由此可知，斜面是一種省力的簡單機械；

(3)[4]由表中實驗數據知道，實驗控制了斜面長度不變而高度不斷變化，即斜面的傾斜程度不斷變化，實驗研究的是斜面傾斜程度對斜面機械效率的影響，所以，是驗證小悅的猜想；

[5]分析表中實驗數據知道：在物體重力與斜面長度不變時，斜面傾斜程度越大（或越陡），斜面的機械效率越高；

(4)[6]由表中第1組實驗數據知道，有用功是：

W有=Gh=10N×0.2m=2J，

總功是：

W總=Fs=5.5N×1m=5.5J，

則額外功是：

W額=W總 -W有 =5.5J-2J=3.5J，

因為W額 =fs，所以物塊所受斜面的摩擦力是：

；

(5)[7]由于木塊從斜面頂端由靜止釋放后沿著斜面下滑，斜面對木塊的支持力垂直于斜面向上（即支持力與移動的距離垂直），即木塊在支持力的方向上沒有移動距離，故支持力不做功；

[8]若斜面光滑，木塊從斜面頂端由靜止釋放后沿著斜面下滑時，重力勢能全部轉化為動能，同一木塊在斜面1和2上的高度相同，重力勢能相同，故到達斜面底端時動能相同，速度相同，即v1 等于v2；

[9]若斜面粗糙程度相同，斜面2的傾斜程度小，木塊對斜面的壓力大，滑動摩擦力大，且斜面2更長，則克服摩擦所做的額外功多，所以，木塊到達斜面2底端時動能小、速度小，即v1大于v2。