Question

3．小華想“探究斜面的機(jī)械效率可能與哪些因素有關(guān)？”提出以下的猜想：
A．斜面的機(jī)械效率可能與物體的重力有關(guān)．
B．斜面的機(jī)械效率可能與斜面的傾斜程度有關(guān)．
他用同一塊木板組成如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	物重G/N	斜面高h(yuǎn)/m	斜面長s/m	沿斜面拉力F/N	機(jī)械效率
1	5	0.3	1.25	2.0
2	8	0.3	1.25		60%
3	8	0.4	1.25	3.8	67%

（1）第1次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率為60%，第2次實(shí)驗(yàn)中，沿斜面的拉力為3.2N，通過對比實(shí)驗(yàn)1、2數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證小華的猜想A（填寫字母）．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要使斜面高變大，應(yīng)該把木板下面的木塊向左移動(dòng)（選填“左”或“右”）；通過對比實(shí)驗(yàn)2、3兩種數(shù)據(jù)，可知斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)．
（3）第1次實(shí)驗(yàn)中，物體所受摩擦力為0.8N．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第1次實(shí)驗(yàn)中機(jī)械效率；
②根據(jù)W_有=Gh計(jì)算第2次實(shí)驗(yàn)的有用功；根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出第2次實(shí)驗(yàn)的總功，然后根據(jù)W_總=Fs求出第2次實(shí)驗(yàn)中，沿斜面的拉力；
③對比實(shí)驗(yàn)1、2的數(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，據(jù)此進(jìn)行分析；
（2）①斜面的傾角指的是木板與水平面的夾角，斜面傾角變大，就是木板與水平面的夾角變大；
②對比實(shí)驗(yàn)2、3的數(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，據(jù)此得出結(jié)論；
（3）先根據(jù)W_有=Gh和W_總=Fs分別求出有用功和總功，然后根據(jù)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．

解答 解：
（1）①第1次實(shí)驗(yàn)斜面的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{5N×0.3m}{2N×1.25m}$×100%=60%；
②第2次實(shí)驗(yàn)中的有用功為：W_有=Gh=8N×0.3m=2.4J，
根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可知，
第2次實(shí)驗(yàn)總功為：W_有=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{2.4J}{60%}$=4J，
根據(jù)W_總=Fs可知，
第2次實(shí)驗(yàn)中，沿斜面的拉力為：F=$\frac{{W}_{總}}{s}$=$\frac{4J}{1.25m}$=3.2N；
③對比實(shí)驗(yàn)1、2的數(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(jī)械效率與物體重力的關(guān)系，即驗(yàn)證的是猜想A；
（2）①斜面的傾角靠長木板下面的木塊左右移動(dòng)來改變，木塊向左移動(dòng)傾角變大，木塊向右移動(dòng)傾角變��；
②對比實(shí)驗(yàn)2、3的數(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(jié)論：在其它條件相同時(shí)，斜面傾角越大，機(jī)械效率越高；
（3）由第1次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，
沿斜面拉物體做的有用功W_有=Gh=5N×0.3m=1.5J，
拉力做的總功W_總=Fs=2N×1.25m=2.5J，
則額外功W_額=W_總-W_有=2.5J-1.5J=1J，
由W_額=fs得，物體所受的摩擦力為：f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{1J}{1.25m}$=0.8N．
故答案為：（1）60%；3.2；A；（2）左；2、3；（3）0.8．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、以及斜面機(jī)械效率計(jì)算的掌握情況，應(yīng)用控制變量法、認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可正確解答，尤其要注意摩擦力的求法，是最容易出錯(cuò)的地方．