初三9班综合实践小组的同学已探究出斜面的机械效率与斜面的倾角有关.此外,他们又提出了如下猜想:
猜想1:斜面机械效率可能与斜面的粗糙程度有关;
猜想2:斜面机械效率可能与物体的重力大小有关.
(一)为了验证猜想l是否正确,同学们设计了如下实验步骤:
①利用铁架台安装好斜面;
②用弹簧测力计测出木块和4个钩码的总重;,
③用弹簧测力计沿斜面匀速拉动装有4个钩码的木块,同时读出弹簧测力计的示数,用刻度尺测出木块在斜面上移动的距离s和木块上升的高度h;
④保持________不变,在斜面上铺一块毛巾重复步骤③;
⑤将测得的数据填入表格,计算出两次的机械效率,进行比较.
(1)请你在下面表格内计算机械效率数值,并填入空格中.
接触面材料 | 物体重力/N | 弹簧测力计示数/N | 木块移动距离/m | 木块上升高度/m | 机械效率 |
木~木 | 3.3 | 2.6 | 0.4 | 0.2 | 63.5% |
木~毛巾 | 3.3 | 3.6 | 0.4 | 0.2 |
(二)在探究猜想2是否正确的过程中,同学们只需将(一)中的④改为________即可完成探究.
解:(1)在探究斜面机械效率可能与斜面的粗糙程度有关时,应控制斜面的倾斜程度不变,来改变接触面的粗糙程度,再用弹簧测力计沿斜面匀速拉动装有4个钩码的木块,读出弹簧测力计的示数;
(2)根据表中数据可知:有用功W有用=Gh=3.3N×0.2m=0.66J,总功W总=Fs=3.6N×0.4m=1.44J
机械效率为η=×100%=×100%≈45.8%;
通过对比以上两组数据得机械效率与斜面的粗糙程度有关,猜想1是正确的.
(3)要想验证斜面机械效率可能与物体的重力大小有关,只需将(一)中的④改为保持斜面的粗糙程度不变即可完成探究.
故答案为:斜面的倾角;45.8%;正确;保持斜面的粗糙程度不变.
(1)利用控制变量法,若要验证斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度有关,就必须控制斜面的倾斜程度和物体的重力这些量不改变;
(2)利用W有用=Gh求出有用功,利用W总=Fs总功,再根据η=×100%求出机械效率;
(3)利用控制变量法,若要验证斜面的机械效率跟物体的重力有关,就必须控制斜面的长、斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度这些量不改变.
点评:解决本题的关键:一是能根据重力、高度、拉力、斜面长进行有用功、总功、机械效率的简单计算;二是控制变量法在探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度实验中的灵活应用.