Question

20．在“探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关”的实验中，小红提出了以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关．
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关．
小红同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表．

实验 次数	斜面倾角θ	物块重量 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉力F/N	斜面长 S/m	有用功 W有/J	总　功 W总/J	斜面的机械效率
1	30°	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0	5.0
2	30°	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8		60%
3	45°	3.0	0.8	2.8	1.2	2.4	3.4	71%

（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上匀速拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向左移动（填“左”或“右”）．
（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为60%．第②次实验中总功为3.0J．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证小红的猜想A（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高．
（4）除了小红的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等（写出一个）有关．

Answer 1

分析 （1）利用斜面提升重物，有用功是克服物体重力而做的功，额外功主要是克服摩擦力而做的功，物体加速运动，会使物体的动能增加，从而增加额外功，所以拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动物体，实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向左移动．
（2）机械效率等于有用功和总功的比值，即η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$；总功等于沿斜面拉力和斜面长度的乘积，即W_总=Fs．
（3）对比实验①、②数据发现，控制的是斜面的倾角，改变的是物体的重力；对比实验②、③数据发现，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角．
（4）影响斜面机械效率的因素很多，主要从有用功和额外功的角度考虑．

解答 解：
（1）为了便于测量拉力和尽量减小不必要的额外功，应保持木块沿斜面向上拉动木块，使其做匀速直线运动，实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向左移动；
（2）第①次实验斜面的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{3.0J}{5.0J}$=60%；
第二次实验中总功：
W_总=Fs=2.5N×1.2m=3.0J．
（3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的斜面倾角，改变的是物体的重力，
因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，即验证的是猜想A；
对比实验②、③数据，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾角，且倾角越大效率越高，
故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高．
（4）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．
故答案为：（1）匀速；左；（2）60；3.0；（3）A；在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；（4）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．

点评 解决本题的关键：一是会根据二力平衡的知识解释木块匀速直线运动的原因；二是控制变量法在探究斜面的机械效率实验中的灵活应用．