Question

10．在湛江港码头，小慧看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小慧想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小慧提出了以下的猜想：
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．
小慧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%．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证小慧的猜想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，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高．

Answer 1

分析 （1）物体做匀速直线运动时，受到的力才是平衡力；斜面的倾角指的是木板与水平面的夹角，斜面倾角变大，就是木板与水平面的夹角变大．
（2）机械效率等于有用功和总功的比值，即η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$；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．

解答 解：
（1）拉力克服斜面的摩擦力做功，只有物体做匀速直线运动时，根据二力平衡的知识，受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小；
斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小．
（2）第①次实验斜面的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{3.0J}{5.0J}$×100%=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，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高．
故答案为：（1）匀速；左；（2）60；（3）A；在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高．

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．