Question

小明同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)來探究斜面的機(jī)械效率和什么因素有關(guān)．他猜想斜面的機(jī)械效率可能與斜面的粗糙程度及斜面的傾斜度有關(guān)．他設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中保持木塊的拉力與斜面平行，并且勻速拉動(dòng)木塊．
（1）下面是馬峰在實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)，請(qǐng)你將表中未完成的空格填寫完整．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	斜面傾斜程度	斜面粗糙程度	物重 G/N	斜面高度 h/m	沿斜面拉力 F/N	斜面長(zhǎng) S/m	有用功 W有/J	總功 W總/J	機(jī)械效率 η（%）
①	30°	粗糙	0.5	0.20	0.35	0.4	0.1	0.14	71
②	30°	稍光滑	0.5	0.20	0.30	0.4
③	60°	粗糙	0.5	0.28	0.45	0.4	0.14	0.18	78

（2）根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，請(qǐng)你幫馬峰同學(xué)總結(jié)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
結(jié)論1：通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和2，在斜面傾斜程度相同時(shí)，斜面越粗糙，機(jī)械效率越低．
結(jié)論2：通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和3，

在斜面粗糙程度相同時(shí)，斜面傾角越大，機(jī)械效率越高

．
（3）你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)中較難控制的操作是

勻速拉物體在斜面上運(yùn)動(dòng)

．
小明對(duì)“斜面的機(jī)械效率與什么因素有關(guān)？”這一課題，提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)；
②斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度有關(guān)；
③斜面的機(jī)械效率與斜面的長(zhǎng)度有關(guān)；
④斜面的機(jī)械效率與斜面的高度有關(guān)；
⑤斜面的機(jī)械效率與拉力的速度無關(guān)；
⑥斜面的機(jī)械效率與物體的重力無關(guān)．
給你如圖所示的裝置，請(qǐng)你選擇上述猜想中的一項(xiàng)，并解答下列問題：
（4）下圖裝置設(shè)計(jì)是研究以上

③

猜想
（5）你選擇的猜想是

④

，在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，需要控制不變的因素有：

②③

（填寫序號(hào)）．

Answer 1

分析：（1）知道物重、物體升高的距離、拉力、拉力移動(dòng)的距離，求出有用功、總功、機(jī)械效率．
（2）斜面的機(jī)械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度有關(guān)．在斜面粗糙程度一定時(shí)，斜面傾斜程度越大，斜面機(jī)械效率越高；在斜面傾斜程度一定時(shí)，斜面越光滑，斜面機(jī)械效率越高．
（3）實(shí)驗(yàn)中很難保持拉動(dòng)物體勻速直線運(yùn)動(dòng)．

解答：解：（1）W_有=Gh=0.5N×0.2m=0.1J，
W_總=Fs=0.3N×0.4m=0.12J，
η=

W有

W總

=

0.1J

0.12J

=83%．
（2）實(shí)驗(yàn)1和3，斜面的粗糙程度一定，斜面傾角越大，斜面的機(jī)械效率越高．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)物體沿斜面上升，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)才穩(wěn)定，讀數(shù)才能準(zhǔn)確，但是很難做到勻速拉動(dòng)物體沿斜面上升．
故答案為：（1）0.1；0.12；83；（2）在斜面粗糙程度相同時(shí)，斜面傾角越大，機(jī)械效率越高；（3）勻速拉物體在斜面上運(yùn)動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：通過探究斜面的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握如何用控制變量法探究物理問題，并考查了有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算等．