Question

4．如圖所示，小明在探究機械效率與什么因素有關時．設計用光滑程度一樣的木板作斜面，當兩斜面傾斜程度不同時，先后沿斜面拉同一滑塊使它升高相同高度h．

（1）小明實驗的目的是探究機械效率與斜面的傾斜程度的關系．
（2）做這組實驗還需要提供兩個工具，它們是彈簧測力計、刻度尺．
（3）請描述小明做“實驗一”的過程，要求寫出簡要實驗步驟、用符合表示所要物理量，并用所測物理量寫出表達式．
實驗步驟：①用測力計測量小車的重力G；
②用測力計沿斜面方向勻速拉動小車，讀出測力計的示數(shù)F；
③用刻度尺測量斜面高度h；
④用刻度尺測量（底部到高度h處的）斜面長度s；．
表達式：η=$\frac{Gh}{Fs}$．

Answer 1

分析 （1）控制斜面的光滑程度相同，同一輛小車升高相同的高度h，兩斜面的傾斜程度不同，可以探究斜面的效率與斜面傾斜程度間的關系．
（2）實驗中，需要用彈簧測力計測拉力大小，用刻度尺測斜面的高度與斜面的長度．
（3）根據(jù)實驗原理、實驗需要測量的量設計實驗步驟，根據(jù)所處數(shù)據(jù)求出有用功、總功，最后由效率公式求出斜面的機械效率．

解答 解：（1）由實驗中控制：斜面光滑程度、物體上升的高度相同而斜面的傾斜程度不同，
由此可知，該實驗探究的是：斜面的傾斜程度與與斜面機械效率的關系．
（2）實驗需要的測量工具是：彈簧測力計與刻度尺．
（3）實驗步驟：①用測力計測量小車的重力G；
②用測力計沿斜面方向勻速拉動小車，讀出測力計的示數(shù)F；
③用刻度尺測量斜面高度h；
④用刻度尺測量（底部到高度h處的）斜面長度s；
總功W_總=Fs，有用功W_有=Gh，斜面的機械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$．
故答案為：（1）斜面的傾斜程度；（2）彈簧測力計、刻度尺；（3）實驗步驟如上所述；η=$\frac{Gh}{Fs}$．

點評 本題是測量斜面機械效率的實驗，本題考查了實驗目的、實驗器材、設計實驗步驟等問題，實驗步驟的設計是本題的難點，解題時要注意控制變量法的應用．