20.在“探究斜面的機械效率可能與哪些因素有關”的實驗中,小紅提出了以下的猜想:
A.斜面的機械效率可能與物體的重力有關.
B.斜面的機械效率可能與斜面的傾斜程度有關.
小紅同學為了證實自己的猜想是否正確,于是他用同一塊木板組成如圖所示的裝置進行了實驗探究,記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表.
實驗
次數(shù)
斜面傾角θ物塊重量
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力F/N斜面長
S/m
有用功
W/J
總 功
W/J
斜面的機械效率
130°5.00.64.21.23.05.0
230°3.00.62.51.21.860%
345°3.00.82.81.22.43.471%
(1)在實驗操作過程中,應沿斜面向上勻速拉動木塊;實驗時要使木板的傾斜角變大,應該把木板下面的木塊向左移動(填“左”或“右”).
(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù),第①次實驗斜面的機械效率為60%.第②次實驗中總功為3.0J.
(3)通過對比實驗①、②數(shù)據(jù),可驗證小紅的猜想A(填寫字母);通過對比實驗②、③數(shù)據(jù),可以得出的探究結論是:在其它條件相同時,斜面傾角越大,機械效率越高.
(4)除了小紅的猜想以外,請你猜想斜面的機械效率還可能與斜面的粗糙程度、木板的長度、拉木塊速度、木板的面積等(寫出一個)有關.

分析 (1)利用斜面提升重物,有用功是克服物體重力而做的功,額外功主要是克服摩擦力而做的功,物體加速運動,會使物體的動能增加,從而增加額外功,所以拉力方向必須與摩擦力方向保持在同一條直線上,且勻速拉動物體,實驗時要使木板的傾斜角變大,應該把木板下面的木塊向左移動.
(2)機械效率等于有用功和總功的比值,即η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$;總功等于沿斜面拉力和斜面長度的乘積,即W=Fs.
(3)對比實驗①、②數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),控制的是斜面的傾角,改變的是物體的重力;對比實驗②、③數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),控制的是物體的重力,改變的是斜面的傾角.
(4)影響斜面機械效率的因素很多,主要從有用功和額外功的角度考慮.

解答 解:
(1)為了便于測量拉力和盡量減小不必要的額外功,應保持木塊沿斜面向上拉動木塊,使其做勻速直線運動,實驗時要使木板的傾斜角變大,應該把木板下面的木塊向左移動;
(2)第①次實驗斜面的機械效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{3.0J}{5.0J}$=60%;
第二次實驗中總功:
W=Fs=2.5N×1.2m=3.0J.
(3)對比實驗①、②數(shù)據(jù),控制的是斜面的斜面傾角,改變的是物體的重力,
因此是研究斜面機械效率與物體重力的關系,即驗證的是猜想A;
對比實驗②、③數(shù)據(jù),控制的是物體的重力,改變的是斜面的傾角,且傾角越大效率越高,
故可得結論:在其它條件相同時,斜面傾角越大,機械效率越高.
(4)影響斜面機械效率的因素很多,例如斜面粗糙程度、木板的長度、拉木塊速度、木板的面積等.
故答案為:(1)勻速;左;(2)60;3.0;(3)A;在其它條件相同時,斜面傾角越大,機械效率越高;(4)斜面的粗糙程度、木板的長度、拉木塊速度、木板的面積等.

點評 解決本題的關鍵:一是會根據(jù)二力平衡的知識解釋木塊勻速直線運動的原因;二是控制變量法在探究斜面的機械效率實驗中的靈活應用.

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