Question

小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系？”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：

实验次数	斜面的倾斜程度	物重G/N	物体上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物体移动距离S/m	有用功W有用/J	总功W总/J	机械效率η
1	较缓	5.0	0.1	1.6	0.5	0.5	0.8	63%
2	较陡	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）第三次实验填入表格中的数据：有用功为

 

J，总功为

 

J，机械效率是

 

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（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越

 

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（3）通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是

 

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（4）如果小明还想要探究斜面机械效率与物重的关系，实验时应控制哪些条件不变？

 

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Answer 1

分析：（1）克服重力做的功为有用功，拉力做的功为总功，机械效率等于有用功与总功的比值；
（2）三次实验中，物体的重力相同，比较拉力大小和斜面倾斜程度的关系就可以得出结论；
（3）采用控制变量法的思想，找出相同因素和不同因素，分析机械效率的大小得出正确的结论；
（4）一个物理量与多个因素有关，研究与其中某个因素的关系时，采用控制变量法，控制要研究的变量不同，保持其余变量相同．

解答：解：（1）有用功等于物重和上升高度的乘积，即W_有用=Gh=5.0N×0.25m=1.25J；
总功等于拉力和移动距离的乘积，即W_总=FS=3.1N×0.5m=1.55J；
机械效率等于有用功和总功的比值，即η=

W有用

W总

=

1.25J

1.55J

×100%=80.6%．
（2）提升物体重力相同，拉力越大越费力，拉力越小越省力，从第1次到第3次，斜面倾斜程度逐渐变大，拉力也逐渐变大，说明斜面越陡，越费力．
（3）这三次实验选用的是同一斜面，粗糙程度是一定的，提升的物重也是一样的，从第1次到第3次可以看出，当斜面的粗糙程度相同时，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，机械效率越高．
（4）斜面的机械效率与物重、倾斜程度、粗糙程度有关，研究与物重的关系，就应控制其余因素不变．
故答案为：（1）1.25、1.55、80.6%；
（2）费力；
（3）当斜面的粗糙程度相同时，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，机械效率越高；
（4）斜面的倾斜程度，斜面的粗糙程度．

点评：（1）影响斜面机械效率的因素有：提升物体的重力、斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度，研究机械效率与其中某个因素的关系，采用控制变量法的思想；
（2）采用控制变量法研究的实验，在归纳结论时，一定要看清相同因素和不同因素，一般是在（相同因素）相同时，物理量与（不同因素）有关．