Question

17．用圖示裝置探究“斜面機械效率”，實驗記錄如表：

實驗次數(shù)	物體種類	物重G/N	斜面高h(yuǎn)/cm	沿斜面的拉力F/N	斜面長s/cm	機械效率η/%
1	木塊	4	15	1.1	90	60.6
2	小車	4	15		90

（1）沿斜面拉動物體時，應(yīng)使其作勻速直線運動．
（2）根據(jù)圖中第2次測力計的示數(shù)F為．可知此次機械效率為95.2%．由實驗可得初步結(jié)論：斜面傾斜程度相同時，摩擦力越小，機械效率越大．（選填“越大”、“越小”或“不變”）．
（3）第1次實驗中，額外功是0.39J，木塊所受摩擦力為0.43N．
（4）第1次實驗中，若該斜面是光滑的，則彈簧秤的示數(shù)為0.67N．

Answer 1

分析 （1）從實驗操作方便的角度考慮，要測量沿斜面的拉力，就要讓木塊做勻速直線運動，因為只有這樣，彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定，測量才夠準(zhǔn)確；
（2）先讀出彈簧測力計的示數(shù)，然后根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出機械效率；比較兩次機械效率的大小即可判斷；
（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；
（4）如果斜面是光滑的，此時摩擦力為0，額外功為0，所以W_總=W_有，利用F=$\frac{{W}_{總}}{s}$求出此時的拉力．

解答 解：
（1）沿斜面拉動物體時，為使彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)，所以應(yīng)盡量使物體做勻速直線運動．
（2）由圖可知，第2次實驗彈簧測力計的示數(shù)即拉力F=0.7N，
則斜面的機械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.15m}{0.7N×0.9m}$×100%≈95.2%．
比較兩次的機械效率可知，第2次機械效率大，斜面的傾斜程度相同，小車所受的摩擦力小，由此可得結(jié)論：斜面傾斜程度相同時，摩擦力越小，機械效率越大．
（3）由第1次實驗的數(shù)據(jù)可知，
沿斜面拉木塊做的有用功W_有=Gh=4N×0.15m=0.6J，
拉力做的總功W_總=Fs=1.1N×0.9m=0.99J，
則額外功W_額=W_總-W_有=0.99J-0.6J=0.39J，
由W_額=fs得，木塊所受摩擦力f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{0.39J}{0.9m}$≈0.43N．
（4）如果斜面是光滑的，則有W_總=W_有=0.6J，根據(jù)W_總=Fs可得，
此時的拉力為F=$\frac{{W}_{總}}{s}$=$\frac{0.6J}{0.9m}$≈0.67N，所以彈簧測力計的示數(shù)為0.67N．
故答案為：（1）勻速直線；（2）95.2；摩擦力；越大；（3）0.39；0.43；（4）0.67．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)分析、以及斜面機械效率計算的掌握情況，應(yīng)用控制變量法、認(rèn)真分析實驗數(shù)據(jù)即可正確解答，尤其要注意摩擦力的求法，是最容易出錯的地方．