Question

在湛江港码头，小华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，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：
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．
小华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	300	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0	5.0
②	300	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8		60%
③	450	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

J．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想

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，斜面的机械效率越高（或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关）

．
（4）此实验主要用到的研究方法是

控制变量法

．
（5）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与

斜面的粗糙程度

（写出一个）有关．

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=

W有用

W总

×100%；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，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），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，改变的是斜面的倾斜程度．
（4）实验中采用了控制某个因素，研究另一个因素与物理量之间的关系．
（5）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，例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等．

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=

W有用

W总

×100%=

3.0J

5.0J

×100%=60%；
第二次实验中总功：
W_总=FS=2.5N×1.2m=3J．
（3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的倾斜程度（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，验证的是猜想A；
对比实验②、③数据，可以得出的结论是在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）．
（4）毫无疑问这是控制变量法思想的典型运用．
（5）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度．
故答案为：
（1）匀速，左；
（2）60，3.0；
（3）A，在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关）；
（4）控制变量法；
（5）斜面的粗糙程度．

点评：本题为探究实验题，考查了学生分析实验数据得出结论的能力，注意控制变量法的结论描述有三个层次，应灵活选用：
（1）（控制变量）一定时，（结果）和（原因）有关；
（2）（控制变量）一定时，（原因）越（　　），（结果）就越（　　）；
（3）（控制变量）一定时，（结果）和（原因）成（　　）比．