在探究“斜面的机械效率与哪些因素有关”的实验中,将一条长木板的一端垫高,构成长度一定、高度可调的斜面,还有毛巾、棉布.用弹簧测力计拉着同一木块沿不同的斜面匀速拉动,记录的数据如下表:
| 实验次数 | 斜面材料 | 斜面的倾斜角度 | 木块重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 | 机械效率% |
| 1 | 木板 | 30° | 2 | 0.50 | 1.50 | 1.00 | 1.00 | 1.50 | 66.7 |
| 2 | 棉布 | 30° | 2 | 0.50 | 1.70 | 1.00 | 1.00 | 1.70 | 58.8 |
| 3 | 毛巾 | 30° | 2 | 0.50 | 1.85 | 1.00 | |||
| 4 | 毛巾 | 20° | 2 | 0.34 | 1.75 | 1.00 | 0.68 | 1.75 | 38.9 |
(2)分析第________次实验数据,得出的结论是:在其它条件相同时,斜面越粗糙,机械效率越低.
(3)分析第3、4次实验数据,得出的结论是:________.
(4)分析实验数据还发现,在其它条件相同时,斜面倾角________(填“越大”或“越小”)越费力.
试题答案
解:(1)在该次实验中,所做的有用功是W=Gh=2N×0.50m=1J;该过程中所做的总功是W=FS=1.85N×1.00m=1.85J;故该斜面的机械效率是η=×100%=×100%≈54.1%;
(2)在其他条件不变的情况下,1、2或1、3或2、3或1、2、3次实验都能说明斜面越粗糙,机械效率越低;
(3)比较3、4两次实验不难看出,在其它的条件不变的情况下,斜面的倾角越大,其机械效率越高;
(4)要想比较斜面在不同倾角时的费力情况,即需要保持其他的条件不变,改变倾角大小,观察沿斜面的拉力的大小即可,故符合上述条件的只有3、4两次实验,故分析这两次的实验数据不难看出,在其它条件相同时,斜面倾角越大越费力.
故答案为:(1)54.1%;(2)1、2或1、3或2、3或1、2、3;(3)在其它条件相同时,斜面倾角越大(或陡)机械效率越高;(4)越大
试题解析
(1)对于斜面来说,克服木块重力所做的功是有用功,沿斜面的拉力对木块所做的功是总功,故再据公式η=×100%即可求得机械效率;
(2)研究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度是否有关,即必须控制其他的量不变,即在保持斜面的倾角、木块的重力、斜面的长度、高度等不变的情况下分析即可;
(3)在3、4实验中,木块的重力、斜面的高度、长度都是相同的,但是由于斜面的倾角不同,导致两实验中的机械效率不同,故在控制变量的思维下分析即可得出结论;
(4)分析斜面的粗糙程度和其他因素相同的两组实验,即3、4两次实验的数据,观察斜面的倾角的大小与所用拉力大小的关系即可.
点评:关于斜面的功、效率的公式要掌握清楚:W总=W有+W额,η=,W总=Fs,W有=Gh,据上面的公式正确分析即可解决该类问题.
