某同学在“探究斜面机械效率”的实验过程中,有以下猜想:
[猜想]
猜想一:斜面的机械效率可能与斜面的坡度有关
猜想二:斜面的机械效率可能与物体和斜面接触
的粗糙程度有关
猜想三:斜面的机械效率可能与物体的重力有关
[实验步骤]
(1)用测力计称出物块重为4N和钩码重为2N;
(2)将物块放在斜面底端,用测力计拉动物块,记下测力计示数F;
(3)用刻度尺测出物体移动距离S和上升高度h;
(4)在物块上添加钩码,重复步骤2和步骤3,再做两次,将数据记入表格.
记录数据如下表所示:
| 物重 G/N | 拉力 F/N | 物体移动距离s/cm | 物体上升高度h/cm | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率η100% | |
| 1 | 4 | 2.88 | 80 | 40 | 1.6 | 2.30 | 69.57 |
| 2 | 6 | 4.40 | 80 | 40 | 2.4 | 3.52 | 68.19 |
| 3 | 8 | 5.80 | 80 | 40 |
(2)实验过程中,测力计拉物块的方向应与斜面________,并且为了读数方便,测力计拉动物块做________运动.
(3)上述实验是用来验证猜想________(选填“一”、“二”、“三”),通过对实验数据的分析,可得出结论:________.
试题答案
解:
(1)由第三次实验可知:
W有=Gh=8N×0.4m=3.2J,W总=Fs=5.80N×0.8m=4.64J,斜面的机械效率η==≈68.97%,表格如下:
| 物重 G/N | 拉力 F/N | 物体移动距离s/cm | 物体上升高度h/cm | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率η100% | |
| 1 | 4 | 2.88 | 80 | 40 | 1.6 | 2.30 | 69.57 |
| 2 | 6 | 4.40 | 80 | 40 | 2.4 | 3.52 | 68.19 |
| 3 | 8 | 5.80 | 80 | 40 | 3.2 | 4.64 | 68.97 |
(3)分析表格数据可知,实验时只改变了物体的重力、而其它因素不变,故本实验可以验证猜想三;
在误差范围内,物体的其它条件相同、重力不同时,斜面的机械效率相等,
故可得结论:斜面的机械效率与物体重力无关.
故答案为:
(1)如上表所示;
(2)平行;匀速;
(3)三;在斜面的坡度和斜面的光滑程度不变时,斜面的机械效率和物体的重力无关.
试题解析
(1)根据W=Gh求出有用功,根据W=Fs求出总功,利用效率公式求出斜面的机械效率;
(2)克服摩擦力做功为额外功,摩擦力方向沿斜面向下,所以拉力方向也必须平行斜面,并且为了读数方便应匀速测力计;
(3)分析表格中数据可知,实验时只改变了物体的重力、而其它因素不变;在误差范围内,物体的重力不同时斜面的机械效率相等,据此进行解答.
点评:本题考查了控制变量法在探究影响斜面机械效率因素实验中的应用,关键是实验数据的处理,即在误差范围内可以把三次实验的机械效率看成相等.
