Question

10．如圖是小明探究影響斜面機械效率因素的實驗裝置，他在實驗時用彈簧測力計拉著同一木塊沿著不同的斜面勻速向上運動，實驗測量的數據如表，請你解答下列問題：

實驗次數	斜面傾角	斜面材料	物重 G/N	斜面高度h/m	沿斜面拉力F/N	斜面長S/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	機械效率η
1	20°	木板	5	0.27	3.5	0.8	1.35	2.80	48.2%
2	30°	木板	5	0.40	4.3	0.8	2.00	3.44
3	40°	玻璃	5	0.51	4.2	0.8	2.55	3.36	75.9%
4	40°	木板	5	0.51	5.0	0.8	2.55	4.00	63.8%
5	40°	毛巾	5	0.51	5.7	0.8	2.55	4.56	55.9

（1）請計算出第2次實驗中的機械效率，并填入上面表格中（小數點后保留一位）．
（2）利用機械做功的過程中，都不可避免的要做一部分額外功，W_額外=W_總-W_有，該實驗利用斜面提升重物的過程中，克服物塊與斜面間的摩擦力所做的功即為額外功，在第4次實驗中，克服摩擦力所做的額外功為1.45J，物塊沿斜面上升過程中受到的摩擦力為1.8N．（小數點后保留一位）
（3）分析第1、2、4次實驗數據，可得出：在斜面粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越高．
（4）分析第3、4、5次實驗數據，可得出：在斜面傾斜程度相同時，斜面越光滑，機械效率越高．
（5）在分析完影響斜面機械效率的因素后，小明發現其實沿斜面的拉力大小也是有規律的，如分析第1、2、4次實驗中拉力的大小，可得出：沿粗糙程度一定的斜面勻速拉動同一物塊，斜面傾斜程度越大，則所需拉力越大．

Answer 1

分析 （1）根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出第2次實驗中的機械效率；
（2）從表格中找到第4次實驗時總功、有用功的數值，根據W_總=W_有+W_額算出額外功，再根據W_額=fs可算出摩擦力f；
（3）第1、2、4次實驗斜面的材料相同，傾斜程度不同，觀察比較數據得出結論；
（4）第3、4、5次實驗斜面的傾斜程度相同，材料不同，觀察比較數據得出結論；
（5）斜面的省力程度與斜面的光滑程度和傾斜程度有關．

解答 解：
（1）第2次實驗中的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{2.00J}{3.44J}$×100%≈58.1%；
（2）第4次實驗時，根據表格數據可知，W_總=4.00J，W_有=2.55J，
因為W_總=W_有+W_額，
所以W_額=W_總-W_有=4.00J-2.55J=1.45J，
又因為W_額=fs，s=0.8m，
所以木塊受到的摩擦力：f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{1.45J}{0.8m}$≈1.8N；
（3）第1、2、4次實驗中，斜面的材料相同（即斜面的光滑程度相同），斜面傾角不同（即斜面傾斜程度不同）；根據第1、2、4次記錄的數據可以看出：斜面傾斜程度越大時，斜面的機械效率越高．
故可得出：在斜面光滑程度一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高．
（4）第3、4、5次實驗中，斜面傾角相同（即斜面傾斜程度相同），斜面的材料不同（即斜面的光滑程度不同）；由第3、4、5次記錄的數據可以看出：在斜面傾斜程度相同時，斜面越光滑，機械效率越高．
故可得出：在斜面傾斜程度相同時，斜面越光滑，機械效率越高（或者：在斜面傾斜程度相同時，斜面越粗糙，機械效率越低）．
（5）通過分析第1、2、4次實驗中拉力的大小，可得出：沿粗糙程度一定的斜面勻速拉動同一物塊，斜面傾斜程度越大，則所需拉力越大．
故答案為：（1）58.1%；（2）1.45；1.8；（3）越高；（4）在斜面傾斜程度相同時，斜面越光滑，機械效率越高；（5）越大．

點評 本題考查了斜面機械效率的影響因素，利用控制變量法探究斜面機械效率跟各因素之間的關系．