大家知道,使用简单机械可以省力.小明同学学习了“机械效率”的知识后,想知道:是不是效率越高的机械一定越省力呢?于是他决定通过实验探究这个问题.经过讨论,小明和他的几个同学商定利用将物体拉上斜面的过程来研究“效率高低与是否省力的关系”.为此,小明找来了一个方矿泉水瓶,一块平整的木板和一把尺子,并做了一个弹簧测力计,组成了如图所示的实验装置,经过认真仔细的实验,他得到了下表中的实验数据:
实验次数 | 物重G(N) | 升高的速度h/m | 拉力F/N | 移动距离S/m | 有用功 W有用功 | 总功W总/J | 机械效率/η |
1 | 5 | 0.1 | 1.6 | 0.5 | 0.5 | 0.8 | 62.5% |
2 | 5 | 0.2 | 2.7 | 0.5 | 1 | 1.35 | 74.1% |
3 | 5 | 0.3 | 3.4 | 0.5 | 1.5 | 1.7 | 88.2% |
(2)做完上述实验后,小丽又产生了一个猜想:如果减小斜面的摩擦,斜面的机械效率还可以提高,你认为小明的猜想是否有道理?请简述理由:________.
(3)要想通过实验验证小丽的猜想,在前面小明实验的基础上,应当怎样进一步进行实验?________.
解:(1)分析表格中的数据可看出,当拉力越大时,斜面的机械效率越高;故可得出结论:机械效率越高时不是越省力.
(2)斜面的机械效率大小与额外功的多少有关;在有用功相同的前提下,额外功越少机械效率就越高;
(3)要研究小丽的猜想,要注意控制变量的思想,控制斜面的倾斜程度和物重不变,改变斜面的粗糙程度进行实验就可.
故答案为:(1)得到了解决;结论是机械效率越高的机械,不是越省力.
(2)有道理,因为减小了摩擦后,做的额外功就越少,机械效率就越高.
(3)保持斜面的倾斜程度和物重不变,改变斜面的粗糙程度,再进行实验.
分析表格中的数据,抓住数据中的相等量,采用控制变量的思想,得结论并设计实验.表中的拉力越大时,机械效率越高,可分析出越省力时效率越低;斜面的摩擦越大,做的额外功就越多,效率就越低;要研究机械效率与与粗糙程度的关系,要使用控制变量法,即保持倾斜程度和物重不变,只改变粗糙程度.
点评:此题考查了研究斜面机械效率大小的实验,结合题干及表格中的数据,进行分析,运用控制变量法可得到结论.
物理解题技巧分享:安培定则:通电导体产生磁,电流方向定磁场。右手握螺旋管,四指电流拇指北。