Question

某實驗小學的同學們在探究“斜面的機械效率”實驗時．用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊，收集了下表中的實驗數據．

試驗次數	斜面的傾斜程度	物塊重力G/N	斜面高度h/m	拉力F/N	斜面長度S/m	機械效率η
1	較緩	5	0.2	2.4	1	41.7%
2	較陡	5	0.5	3.2	1	78.1%
3	最陡	5	0.7	4.3	1	81.4%

（1）分析表中的數據可得出：在其它條件一定時，斜面越緩越______力（選填“省”或“費”）；斜面越陡，機械效率越______（選填“高”或“低”）．
（2）該小組又進行了第4次實驗，他們在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是0.5m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數為4.5N，他們測得這種情況下斜面的機械效率為______．把第4次與第______次測量結果相比較，還能得出，在其它條件一定時，斜面越粗糙，斜面的機械效率越低．
（3）當用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊時，物塊所受的拉力______物塊所受的摩擦力（選填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）斜面在生產和生活中應用廣泛，請你舉出一個生產或生活中利用斜面的實例．舉例：______．

Answer 1

解：
（1）由記錄的數據可以看出斜面的傾斜程度越緩時，沿斜面的拉力F越小，則斜面越省力；
由記錄的數據可以看出斜面傾斜程度越陡時，斜面的機械效率越高．
（2）∵G=5N，h=0.5m，
∴克服物塊重力做的有用功為：W_有用=Gh=5N×0.5m=2.5J，
又∵F=4.5N，S=1m，
∴拉力做的總功為：W_總=FS=4.5N×1m=4.5J，
則斜面的機械效率為：η==≈55.6%．
要探究機械效率與斜面粗糙程度關系，必須保證斜面傾斜程度和長度相同的情況下（即高度相同，斜面長度相同），
第4次和第2次斜面的長度和高度相同，從數值上可以看出斜面越粗糙機械效率越小．
（3）當用彈簧拉著物體沿斜面做勻速向上運動時，物體的受力情況如下圖：

由圖可見，物體受到重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，因為支持力不變，所以摩擦力的大小也不變．由于物塊又做勻速直線運動，則彈簧測力計的拉力大小等于摩擦力和重力在沿斜面方向的分力的和，所以物塊所受的拉力大于物塊所受的摩擦力．
（4）實際生活生產中應用斜面工作原理的實例：盤山公路，螺絲釘的螺紋．
故答案為：（1）省；高．
（2）55.6%；2．
（3）大于．
（4）盤山公路，螺絲釘的螺紋．
分析：（1）分析表格數據時，顯然拉力和機械效率的變化是因斜面的傾斜程度的改變而引起的．斜面的省力情況通過彈簧測力計測力計的示數體現，彈簧測力計的示數越小越省力；斜面的機械效率的大小從表中可以直接看出來；
（2）斜面的有用功是克服物塊重力做的功，知道物塊的重力和物塊上升的高度，可利用公式W_有用=Gh進行計算；總功是拉力做的功，知道拉力的大小和斜面的長，可利；用公式W_總=FS進行計算；最后根據機械效率的計算公式η=計算出斜面的機械效率．
探究機械效率與斜面粗糙程度關系時，必須控制斜面高度和長度相同，根據要求進行選擇即可．
（3）用彈簧拉著物體沿斜面做勻速向上運動，首先進行受力分析，由運動狀態判斷物塊所受的拉力與物塊所受的摩擦力的大小關系．
（4）在實際生活生產中應用了斜面工作原理的實例有盤山公路和螺絲釘的螺紋等，都是為了省力．
點評：①本題考查斜面的機械效率，要會分析實驗數據總結規律，關鍵是找準需要分析的項目．影響斜面機械效率的因素有物塊重力、斜面傾斜程度和斜面粗糙程度，注意控制變量法，在研究機械效率和某一因素關系時，要說明其他兩個因素保持一定．
②該題主要考查了計算斜面的有用功、總功、機械效率，以及斜面在生活中的應用．