Question

如圖所示，在探究斜面機械效率的實驗中，把木塊沿斜面勻速拉動時，測得數據如下表：

木塊的重力G/N	斜面的高度h/m	沿斜面的拉力F/N	斜面長s/m
10	1	3	5

（1）斜面的機械效率=______．
（2）畫出木塊所受力的示意圖．
（3）摩擦是影響斜面機械效率的重要因素，把物體拉上斜面，就要克服物體和斜面間的摩擦力作額外功．如果斜面光滑程度相同，請對下面兩個問題做出正確判斷，并從物體受力情況的變化來分析影響斜面機械效率的原因
①如果斜面長度相同而高度增大，機械效率怎樣變化？為什么？
②如果斜面高度相同而長度增大，機械效率怎樣變化？為什么？

Answer 1

解：（1）有用功W=Gh=10N×1m=10J，
總功W_總=Fs=3N×5m=15J，
斜面的機械效率：
η=×100%=×100%≈66.67%．
（2）勻速拉動木塊向上運動時，
木塊受豎直向下的重力G、平行于斜面向上的拉力F、平行于斜面向下的摩擦力f、垂直于斜面向上的支持力N，
從木塊的重心，沿各力的方向作有向線段，
作出各力的示意圖，木塊受力示意圖如圖所示：
（3）①斜面長度相同而高度增大時，
木塊受到的摩擦力減少，由于斜面長度不變，
則克服摩擦力做的額外功減少；
斜面的高度增大，有用功W=Gh增大，
有用功增大，而額外功減小，斜面的機械效率增大．
②如果斜面高度相同，有用功W=Gh不變；
斜面的長度增大，克服摩擦力做的額外功增大；
總功等于有用功與額外功之和，總功增大，
有用功不變，總功變大，則斜面的機械效率減小．
故答案為：（1）66.67%；（2）木塊受力示意圖如圖所示．
（3）①機械效率增大；因為克服摩擦力所做的額外功減小；
②機械效率減小；因為克服摩擦力所做的額外功增加．
分析：（1）根據表中實驗數據，由功的計算公式W=Fs求出有用功與總功，然后由效率公式求出斜面的機械效率．
（2）對木塊受力分析，從力的作用點，沿力的方向作有向線段，即可作出物體受力的示意圖．
（3）根據具體情景，分析克服摩擦力所做的額外功如何變化，然后得出結論．
點評：本題考查了求斜面的機械效率、作木塊受力示意圖、分析斜面高度或長度變化時，斜面的機械效率如何變化等問題，
熟練應用功的計算公式、效率公式、掌握作力的示意圖的方法、會判斷克服摩擦力所做額外功的多少，即可正確解題．