Question

5．小芳同學設計了一個高度可調節(jié)的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關系，如圖所示．她首先測出小車重，然后用彈簧測力計沿斜面拉動小車，調節(jié)斜面傾斜角θ的大小多次測量，得下表所示的數據：

斜面 傾斜角θ	小車重G/N	斜面高 h/m	斜面長 S/m	拉力 F/N	有用功 W有/J	總功 W總/J	機械效率η
12°	5	0.2	1	2.1		2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5		69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3

（1）請你替小芳在上表的空格中填上適當的數據．
（2）分析上表中的數據，可以得出的探究結論是：斜面傾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的機械效率越低．
（3）若想探究斜面的機械效率與物重的關系，則要保持斜面傾角不變，斜面的光滑程度不變，只改變小車重力，這種研究問題的方法我們稱之為控制變量法．
（4）在上述實驗中，物重、斜面高度不變，若不考慮斜面摩擦，如圖所示，哪個圖能正確表示F與斜面長度s的關系C

Answer 1

分析 （1）根據實驗數據，利用W_有=Gh、W_總=FS和η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出表格中的所缺的數據，完成表格．
（2）分析表格數據時，雖然拉力和機械效率的變化是因斜面的傾斜度的改變而引起的，但我們先比較省力時，傾斜度是如何變化，然后比較機械效率的變化．
（3）實驗應采用控制變量法，探究斜面機械效率與物重的關系，應控制斜面傾角、斜面光滑程度不變而改變物重大小進行實驗．
（4）分析實驗數據，推理實驗圖象，采用排除的方法就可以找到正確的圖象．

解答 解：（l）W_有1=Gh₁=5N×0.2m=1J； W_總2=F₂S=3.6N×1m=3.6J；η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{總3}}$=$\frac{3.5J}{4.3J}×100%$≈81%．
（2）比較數據：θ₃＞θ₂＞θ₁時，則拉力F₃＞F₂＞F₁，機械效率η₃＞η₂＞η₁；
即：斜面傾斜度θ越小時，越省力，斜面機械效率越低．
（3）探究斜面的機械效率與物重的關系，要保持斜面傾角不變，斜面的光滑程不變，只改變小車重力，這種研究問題的方法我們稱之為控制變量法．
（4）從表中數據可見，推力F隨著斜面高度h的增大而增大，排除C和D兩個圖；隨著斜面的高度增大，若不考慮斜面摩擦，物重，斜面長度不變，Fs=Gh，推力F與s成反比，故選C．
故答案為：（1）1；3.6；81%；（2）小；低；（3）斜面傾角；小車重力；控制變量法；（4）C．

點評 本題考查了實驗數據處理，認真分析實驗數據、應用控制變量法即可正確解題．