Question

物理活動課上，同學們騎自行車經過一個斜坡，小明沿直線奔向坡頂，小紅則沿著“S”形路線騎向坡頂．到達坡頂時兩人很有感慨地進行了一番對話，如圖所示．
（1）為了驗證小明的說法，他們設計實驗測量斜面的機械效率：
①如圖所示，選用的器材有長木板、木塊1、木塊2各一個，還需要的測量工具是

刻度尺

和

彈簧測力計

．
②在實驗過程中應拉動木塊1應做

勻速直線

運動．

甲：用長木板和木塊2搭成圖示的斜面．把木塊1從斜面底端拉到圖示位置，測出機械效率為η_甲
乙：保持長木板和木塊2不動，把木塊1從斜面底端拉到頂端，測出機械效率為η_乙
丙：把木塊2向右移動一段距離，再把木塊1從斜面底端拉到頂端，測出機械效率為η_丙
③他們進行了甲、乙、丙三次操作，能驗證小明說法的兩次操作是

甲和丙

．
④如果小明的說法正確，你選擇的兩次操作中機械效率的大小關系是

η_甲＞η_丙

．
（2）小紅的做法所依據的物理知識在實際中還有什么應用，請舉出一例：

盤山公路（或螺絲釘）

．

Answer 1

分析：（1）根據斜面的機械效率實驗目的可知，需要測拉力和移動的距離的工具．
（2）利用斜面提升木塊，額外功主要是克服摩擦力而做的功，若木塊加速運動，會使木塊的動能逐漸增加，從而增加拉力所做的額外功，若木塊變速運動，彈簧測力計示數不穩定，不便于測量；所以拉力方向必須與摩擦力方向保持在同一條直線上，且勻速拉動木塊．
（3）小明的說法，可以用探究斜面機械效率與斜面長度的關系來驗證，然后根據控制變量法去設計實驗．
（4）研究斜面的機械效率與斜面的傾斜程度關系，應控制斜面的粗糙程度，斜面的長度，物體的重力不變．

解答：解：（l）①由實驗目的知，需要測拉力和移動的距離的工具：測距離的工具刻度尺，測量力的工具：彈簧測力計．
②為了便于測量拉力和盡量減小不必要的額外功，應保持木塊沿斜面向上拉動木塊，使其做勻速直線運動．
③要驗證小明的說法，可以研究斜面機械效率與斜面長度的關系，這個實驗應只改變斜面的傾斜程度，控制其它所有可變的因素，如：木板的粗糙程度，木板的長度，木塊的重力，木塊提升的高度相同．比較甲、乙、丙三個圖可知：甲和丙符合．
④如果小明的說法正確，就是指斜面長度越短，機械效率越高，而甲操作中的斜面比丙中的斜面短，則機械效率的大小關系是η_甲＞η_丙．
（2）使用斜面的特點是方便省力，如：盤山公路、騎自行車爬坡走S形路線、螺絲釘等，
故答案為：（1）①刻度尺；彈簧測力計；②勻速直線；③甲和丙；④η_甲＞η_丙；（2）盤山公路（或螺絲釘）．

點評：本題考查探究斜面機械效率的實驗中需測量的物理量、影響因素、綜合分析應用等，必須熟練掌握控制變量法．