Question

物理活動課上，同學(xué)們騎自行車經(jīng)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(dá)坡頂時兩人很有感慨地進(jìn)行了一番對話，如圖所示．
（1）為了驗(yàn)證小明的說法，他們設(shè)計實(shí)驗(yàn)測量斜面的機(jī)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(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)拉動木塊1應(yīng)做

勻速直線

運(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)械效率為η_丙
③他們進(jìn)行了甲、乙、丙三次操作，能驗(yàn)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(jī)械效率的大小關(guān)系是

η_甲＞η_丙

．
（2）小紅的做法所依據(jù)的物理知識在實(shí)際中還有什么應(yīng)用，請舉出一例：

盤山公路（或螺絲釘）

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)斜面的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，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(yùn)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(yùn)動，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)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(jī)械效率與斜面長度的關(guān)系來驗(yàn)證，然后根據(jù)控制變量法去設(shè)計實(shí)驗(yàn)．
（4）研究斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度關(guān)系，應(yīng)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(shí)驗(yàn)?zāi)康闹�，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(yīng)保持木塊沿斜面向上拉動木塊，使其做勻速直線運(yùn)動．
③要驗(yàn)證小明的說法，可以研究斜面機(jī)械效率與斜面長度的關(guān)系，這個實(shí)驗(yàn)應(yīng)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(jī)械效率越高，而甲操作中的斜面比丙中的斜面短，則機(jī)械效率的大小關(guān)系是η_甲＞η_丙．
（2）使用斜面的特點(diǎn)是方便省力，如：盤山公路、騎自行車爬坡走S形路線、螺絲釘?shù)龋?br />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(diǎn)評：本題考查探究斜面機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中需測量的物理量、影響因素、綜合分析應(yīng)用等，必須熟練掌握控制變量法．