Question

7．某小組探究斜面也是一種機械，那么斜面的機械效率與斜面的那些因素有關呢？小剛猜想：斜面的機械效率可能跟斜面的粗糙程度有關，可能跟斜面的傾斜程度有關．它們將一款木板的一端墊高，構成長度一定、高度可調的斜面，用彈簧測力計拉著同一塊木塊沿不同的斜面勻速向上運動．如表是他們實驗記錄的有關數據．

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	30°	玻璃	7	0.5	4.9	1	3.5	4.9	71.4%
2	30°	木板	7	0.5	6.0	1
3	30°	毛巾	7	0.5	6.5	1	3.5	6.5	53.8%
4	20°	木板	7	0.34	4.9	1	2.38	4.9	48.6%
5	15°	毛巾	7	0.26	5.1	1	1.82	5.1	35.7%

（1）在第2次實驗中，斜面的機械效率為58.3%．
（2）在第3次實驗中，木塊與斜面的摩擦力為3N．
（3）選用玻璃、木板、毛巾作為斜面表面的材料，是為了探究機械效率與接觸面的粗糙程度 的關系．
（4）分析第1、2、3次實驗數據，可以得出：當其他條件一定時，斜面越粗糙，斜面機械效率越低．
（5）實驗中還發現，斜面材料相同時，斜面傾角越大，斜面的機械效率越高．
（6）若想探究斜面的機械效率與物重的關系，則要保持斜面的傾角 不變，斜面的光滑程度不變，只改變物重．

Answer 1

分析 （1）克服重力做的功為有用功，拉力做的功為總功，有用功與總功的比值為機械效率；
（2）先根據W_有=Gh和W_總=Fs分別求出有用功和總功，然后根據W_額=W_總-W_有求出額外功，克服摩擦力做功就是額外功，利用f=$\frac{{W}_{額}}{s}$求出摩擦力；
（3）選用玻璃、木板、毛巾作為斜面表面的材料，接觸面的粗糙程度不同；
（4）分析1、2、3知，斜面粗糙程度不同，斜面的機械效率不同；
（5）比較2與4或3與5可探究斜面機械效率與斜面傾角關系；
（6）若想探究斜面的機械效率與物重的關系，必須控制其它因素不變，只改變物體的重力

解答 解：（1）由表格第2次實驗數據：
W有=Gh=7N×0.5m=3.5J，
W總=Fs=6N×1m=6J，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{3.5J}{6J}$×100%=58.3%；
（2）由第3次實驗的數據可知，
則額外功W_額=W_總-W_有=6.5J-3.5J=3J，
由W_額=fs得，木塊所受摩擦力f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{3J}{1m}$=3N．
（3）選用不同的接觸面材料，改變斜面的粗糙程度，目的是研究機械效率與接觸面的粗糙程度的關系；
（4）分析第1、2、3次實驗數據，可以得出：當斜面傾角、斜面高、斜面長、物重等條件一定時，發現斜面越粗糙，斜面的機械效率越低；
（5）要探究斜面材料相同時，斜面的機械效率與斜面傾角度關系應選擇2與4或3與5對比，
由實驗數據可知：斜面材料相同時，斜面傾角越大，斜面的機械效率越高．
（6）若想探究斜面的機械效率與物重的關系，則要保持粗糙程度和傾斜程度不變，只改變小車的重力進行試驗即可．
故答案為：（1）58.3%；（2）3；（3）接觸面的粗糙程度；（4）斜面越粗糙；（5）高；（6）斜面的傾角；物重．

點評 此題是測量斜面的機械效率并探究影響斜面機械效率的因素，考查了控制變量法在實驗中的應用，考查了對實驗數據的分析和實驗結論的得出；實驗探究題考查內容細致，數據多，需要細心讀題，考慮全面，回答準確．