Question

2009年中國最先排專機向甲型H1N1流感重災區墨西哥運送救災物資．小靜同學從電視中看到救災物資是通過斜面傳送帶運上飛機的．她想：斜面的機械效率與斜面的傾斜程度、物體的重力有關，那么“斜面的機械效率與斜面的粗糙程度”是否有關系？小靜決定通過實驗進行探究，她到學校實驗室找來了量程足夠大的彈簧測力計、米尺、長木板、各側面粗糙程度相同帶有掛鉤的長方體木塊．接下來請你幫她一起完成實驗：
（1）請根據你所學的知識猜想斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有何關系？說出你猜想的理由．
（2）根據你的猜想設計實驗，還需要增加

 

（填一器材名稱），實驗中需要測量的物理量：

 

．
（3）請簡要地寫出你的實驗方法．

Answer 1

分析：（1）使用斜面時，克服物體和斜面之間的摩擦力做的功就是額外功，斜面越粗糙，物體和斜面間的摩擦力就越大，額外功就越多，在有用功一定時，機械效率就越低；
（2）要探究斜面粗糙程度和斜面粗糙程度的關系，就要控制斜面的粗糙程度不同，要改變斜面的粗糙程度，最簡單的辦法就是在斜面上鋪上粗糙程度不同的物體；
斜面的機械效率η=

Gh

FS

，要知道斜面的機械效率，就需要測量出物體的重力G、斜面的高度h、沿斜面的拉力F、斜面長S；
（3）除了斜面的粗糙程度影響斜面的機械效率外，斜面的傾斜程度也影響斜面的機械效率，在探究斜面機械效率和斜面粗糙程度的關系時，就要控制斜面的傾斜程度一定而粗糙程度不同．

解答：解：（1）斜面越粗糙，機械效率越低（斜面越光滑，機械效率越高）．
因為將同一物體提升到同一高度時，有用功相同，斜面越粗糙（或光滑），摩擦力越大（或小），額外功越多（或小），所以機械效率越低（或高）．
（2）長毛巾（報紙或玻璃等能改變粗糙程度的物體都對）；
木塊重量G、斜面高度h、拉力F、斜面長S．
（3）實驗方法：
①將長木板一端墊高做成一個斜面．用刻度尺量出斜面的高h和長S，然后用彈簧測力計測出木塊的重量G；
②用彈簧測力計沿平行于長木板的方向將木塊勻速直線的拉到長木板頂端，記下彈簧測力計的示數F₁，再用同樣的方法將木塊沿鋪有長毛巾（報紙或玻璃等改變粗糙程度的物體）的斜面拉到頂端，記下彈簧測力計的示數F₂；
③沒有鋪毛巾時斜面的機械效率η₁=

Gh

F1S

；鋪有毛巾時斜面的機械效率η₂=

Gh

F2S

．比較η₁和η₂的大小關系，得出結論．

點評：此題考查了科學探究中的猜想和設計實驗；
探究實驗時科學的猜想是十分重要的，因為我們總不能將所有的因素都逐一探究，這樣沒有必要也沒有時間；
設計實驗是我們探究的關鍵，只有設計出合理、科學的方案，才能夠實驗得出正確的結論．