(2012?齊齊哈爾)某實(shí)驗(yàn)小學(xué)的同學(xué)們?cè)谔骄俊靶泵娴臋C(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)時(shí).用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉動(dòng)物塊,收集了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

試驗(yàn)次數(shù) 斜面的傾斜程度 物塊重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面長(zhǎng)度S/m 機(jī)械效率η
1 較緩 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 較陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)分析表中的數(shù)據(jù)可得出:在其它條件一定時(shí),斜面越緩越
力(選填“省”或“費(fèi)”);斜面越陡,機(jī)械效率越
(選填“高”或“低”).
(2)該小組又進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn),他們?cè)谛泵嫔箱伾厦薏,使斜面變粗糙,保持斜面高和長(zhǎng)分別是0.5m和1m,用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)同一物塊沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N,他們測(cè)得這種情況下斜面的機(jī)械效率為
55.6%
55.6%
.把第4次與第
2
2
次測(cè)量結(jié)果相比較,還能得出,在其它條件一定時(shí),斜面越粗糙,斜面的機(jī)械效率越低.
(3)當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉動(dòng)物塊時(shí),物塊所受的拉力
大于
大于
物塊所受的摩擦力(選填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)斜面在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用廣泛,請(qǐng)你舉出一個(gè)生產(chǎn)或生活中利用斜面的實(shí)例.舉例:
盤山公路
盤山公路
分析:(1)分析表格數(shù)據(jù)時(shí),顯然拉力和機(jī)械效率的變化是因斜面的傾斜程度的改變而引起的.斜面的省力情況通過彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力計(jì)的示數(shù)體現(xiàn),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越小越省力;斜面的機(jī)械效率的大小從表中可以直接看出來;
(2)斜面的有用功是克服物塊重力做的功,知道物塊的重力和物塊上升的高度,可利用公式W有用=Gh進(jìn)行計(jì)算;總功是拉力做的功,知道拉力的大小和斜面的長(zhǎng),可利;用公式W=FS進(jìn)行計(jì)算;最后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式η=
W有用
W
計(jì)算出斜面的機(jī)械效率.
探究機(jī)械效率與斜面粗糙程度關(guān)系時(shí),必須控制斜面高度和長(zhǎng)度相同,根據(jù)要求進(jìn)行選擇即可.
(3)用彈簧拉著物體沿斜面做勻速向上運(yùn)動(dòng),首先進(jìn)行受力分析,由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷物塊所受的拉力與物塊所受的摩擦力的大小關(guān)系.
(4)在實(shí)際生活生產(chǎn)中應(yīng)用了斜面工作原理的實(shí)例有盤山公路和螺絲釘?shù)穆菁y等,都是為了省力.
解答:解:
(1)由記錄的數(shù)據(jù)可以看出斜面的傾斜程度越緩時(shí),沿斜面的拉力F越小,則斜面越省力;
由記錄的數(shù)據(jù)可以看出斜面傾斜程度越陡時(shí),斜面的機(jī)械效率越高.
(2)∵G=5N,h=0.5m,
∴克服物塊重力做的有用功為:W有用=Gh=5N×0.5m=2.5J,
又∵F=4.5N,S=1m,
∴拉力做的總功為:W=FS=4.5N×1m=4.5J,
則斜面的機(jī)械效率為:η=
W有用
W
=
2.5J
4.5J
≈55.6%.
要探究機(jī)械效率與斜面粗糙程度關(guān)系,必須保證斜面傾斜程度和長(zhǎng)度相同的情況下(即高度相同,斜面長(zhǎng)度相同),
第4次和第2次斜面的長(zhǎng)度和高度相同,從數(shù)值上可以看出斜面越粗糙機(jī)械效率越。
(3)當(dāng)用彈簧拉著物體沿斜面做勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的受力情況如下圖:

由圖可見,物體受到重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力,因?yàn)橹С至Σ蛔,所以摩擦力的大小也不變.由于物塊又做勻速直線運(yùn)動(dòng),則彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小等于摩擦力和重力在沿斜面方向的分力的和,所以物塊所受的拉力大于物塊所受的摩擦力.
(4)實(shí)際生活生產(chǎn)中應(yīng)用斜面工作原理的實(shí)例:盤山公路,螺絲釘?shù)穆菁y.
故答案為:(1);高.
(2)55.6%;2.
(3)大于.
(4)盤山公路,螺絲釘?shù)穆菁y.
點(diǎn)評(píng):①本題考查斜面的機(jī)械效率,要會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律,關(guān)鍵是找準(zhǔn)需要分析的項(xiàng)目.影響斜面機(jī)械效率的因素有物塊重力、斜面傾斜程度和斜面粗糙程度,注意控制變量法,在研究機(jī)械效率和某一因素關(guān)系時(shí),要說明其他兩個(gè)因素保持一定.
②該題主要考查了計(jì)算斜面的有用功、總功、機(jī)械效率,以及斜面在生活中的應(yīng)用.
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