Question

某實驗小組探究“拉力的大小與斜面傾斜程度的關系”，過程如下：他們首先設計了圖所示的實驗裝置，然后用彈簧測力計將4N的重物沿斜面勻速向上拉到A點，拉力的大小如圖，再將木塊M分別支在斜面的 B、C兩處，重復上述步驟，并測得拉力的大小分別為1N和1.3N．（斜面很光滑，可忽略物體與斜面問的摩擦）請你接著解決下列問題：
（1）在圖中畫出重物所受重力的示意圖；（如圖所示）
（2）設計一個記錄實驗數據的表格（不必填入數據）；
（3）通過探究得出的結論是：______；
（4）在上述實驗的基礎上，他們又在斜面上鋪上棉布，并測得圖示情況中將重物勻速拉至A點時的拉力為1.2N，則此時斜面的機械效率η=______．

Answer 1

解：（1）重力的作用點在重物的幾何中心上，方向豎直向下，完成后如下圖；

（2）根據研究的物理量，實驗表格如下表；

實驗次數	斜面的傾斜程度	物體重力G/N	拉力F/N
1
2
3

（3）重物的重力4N，木塊M在A點時拉力為0.8N，在B點時是1N，C點是1.3N，由A點到C點斜面的傾斜程度逐漸變大，拉力也是逐漸變大的；
故答案為：斜面的傾斜程度越大，拉力越大．
（4）有用功即克服重物重力做功W_有用=Gh=4N×0.2m=0.8J，總功即克服斜面的摩擦力做功W_總=FS=1.2N×1m=1.2J，因此機械效率η==×100%=66.7%．
故答案為：66.7%．
分析：（1）重力的示意圖就是用一個帶箭頭的線段把重力的三要素表示出來，特別注意作用點和方向；
（2）實驗研究拉力和斜面傾斜程度的關系，需要記錄的物理量有斜面的傾斜程度、物體重力、拉力的大小，根據物理量設計實驗表格；
（3）比較木塊M支在A、B、C三點時拉力的大小，就會得出拉力與斜面傾斜程度的關系；
（4）斜面的有用功是克服重物重力做功W_有用=Gh，總功是克服斜面的摩擦力做功W_總=FS，根據根據機械效率的計算公式η=計算該斜面的機械效率．
點評：本題中需要注意的地方有：（1）重力的方向始終是豎直向下，而不是垂直于斜面向下；（2）彈簧測力計讀數時，注意分度值和指針的位置；（3）機械效率的數值為百分數，而不是小數．