Question

3．在探究“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和粗糙程度的關(guān)系”實驗中，所用的實驗器材有：支架、帶有滑輪的長木板（滑輪與木板之間的距離是可調(diào)的）、帶掛鉤的木塊、彈簧測力計、棉布、毛巾、刻度尺、細線等．實驗裝置如圖所示．
（1）為保證實驗數(shù)據(jù)準確，讀數(shù)時木塊必須處在勻速運動狀態(tài)．
（2）通過長木板上的定滑輪拉木塊的優(yōu)點是拉物體時，能使木塊所受拉力的方向與木板的方向平行（寫一條）．
（3）測得的實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗次數(shù)	斜面傾斜程度	接觸面	木塊重G/N	斜面高度h/m	拉力F/N	斜面長S/m	機械效率η
1	最陡	木塊與木板	5.0	0.20	4.5	0.30	71.4%
2	較陡	木塊與木板	5.0	0.20	3.8	0.40	65.8%
3	較緩	木塊與木板	5.0	0.20	3.4	0.50	58.9%
4	較緩	木塊與棉布	5.0	0.20	4.0	0.50	？
5	較緩	木塊與毛巾	5.0	0.20	4.8	0.50	41.7%

①第4次實驗測得的機械效率η=50%．
②第5次在毛巾面上運動時，木塊受到的摩擦力為2.8N．
③根據(jù)第1、2、3三次實驗的信息，可得出的結(jié)論是：斜面粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高．

Answer 1

分析 （1）（2）用彈簧測力計測拉力時，要其做勻速直線運動，這樣的示數(shù)才準確，因此，滑輪也為這一實驗要求發(fā)揮了作用；
（3）①計算機械效率時要明確各量的關(guān)系，代入公式進行計算；
②把W_總=Fs，W_有=Gh，W_額=fs代入W_總=W_有+W_額得出：Fs=Gh+fs，把第四次實驗中的數(shù)據(jù)代入此式，解方程可算出f；
③分析實驗數(shù)據(jù)時，要明確變量與不變量是什么，再分析變量間的數(shù)量關(guān)系．

解答 解：
（1）只有木塊做勻速運動時，彈簧測力計的示數(shù)與拉力大小相等，彈簧測力計的示數(shù)才更準確；
（2）利用滑輪改變了一下繩子的方向，使木塊所受拉力的方向與木板的方向始終平行，使示數(shù)更加準確穩(wěn)定，讀數(shù)時也更方便；
（3）①第4次實驗的機械效率η=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{5N×0.2m}{4N×0.5m}$=50%；
②因為W_總=W_有+W_額，
W_總=Fs，W_有=Gh，W_額=fs，
所以Fs=Gh+fs，
把第5次實驗數(shù)據(jù)代入上式得：
4.8N×0.5m=5N×0.2m+f×0.5m，
解得：f=2.8N；
③比較第1、2、3三次實驗可以看出，這是在斜面粗糙程度不變的情況下進行的研究，因此，可得出的結(jié)論是：斜面粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高．
故答案為：（1）勻速運動；（2）拉物體時，能使木塊所受拉力的方向與木板的方向平行；（3）①50%；②2.8；③斜面粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高．

點評 在探究“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和粗糙程度的關(guān)系”實驗中，要明確每次探究的目的，根據(jù)控制變量法的要求，控制其中一個量不變，再探究斜面機械效率與另一個變量的關(guān)系．當然，為了使彈簧測力計的讀數(shù)更加準確穩(wěn)定，采取一定的措施還是很必要的．