Question

12．小明設(shè)計(jì)的“測(cè)量斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)，如圖所示．用高為30cm的木塊將帶有刻度的平木板墊起，構(gòu)成一個(gè)斜面．

（1）實(shí)驗(yàn)過程中沿斜面拉著小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中（選填“靜止時(shí)”或“運(yùn)動(dòng)中”）讀出拉力．
（2）在此過程中拉力做的有用功為0.8J，斜面的機(jī)械效率為66.7%，小車所受摩擦力小于拉力（選填“大于”、“等于”或“小于”）；
（3）改變木塊所墊的位置，可以探究斜面的機(jī)械效率跟斜面傾斜角度的關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）因?qū)嶒?yàn)過程中沿斜面拉著小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故在運(yùn)動(dòng)中讀出拉力，若在靜止時(shí)讀數(shù)，沒有測(cè)量出車與斜面的摩擦力；
（2）由圖判斷物體沿斜面移動(dòng)的距離和升高的高度，
根據(jù)W_有用=Gh求有用功；
根據(jù)W_總=Fs求做的總功：
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求斜面的機(jī)械效率；
實(shí)驗(yàn)過程中，用彈簧測(cè)力計(jì)拉物體在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服摩擦力f所做的功是額外功，分析總功和額外功的大小即可得出答案；
（3）改變木塊所墊的位置，可改變斜面的傾斜程度，根據(jù)控制變量法回答．

解答 解：（1）因?qū)嶒?yàn)過程中沿斜面拉著小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故在運(yùn)動(dòng)中讀出拉力，若在靜止時(shí)讀數(shù)，沒有測(cè)量出車與斜面的摩擦力，測(cè)量值偏��；
（2）由圖知，物體沿斜面運(yùn)動(dòng)了80cm，測(cè)力計(jì)分度值為0.1N，示數(shù)為1.5N，升高的高度為40cm，在此過程中拉力做的有用功為：
W_有用=Gh=2N×0.4m=0.8J，
做的總功：
W_總=Fs=1.5N×0.8m=1.2J
斜面的機(jī)械效率為：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.8J}{1.2J}$×100%≈66.7%；
實(shí)驗(yàn)過程中，克服摩擦力f所做的功是額外功，用彈簧測(cè)力計(jì)的拉力所做的功是總功，
根據(jù)W_總=W_有+W_額，W_額小于W_總，即fs小于Fs，斜面的長(zhǎng)s相同，所以車所受摩擦力f＜拉力F；
（3）改變木塊所墊的位置，可改變斜面的傾斜程度，故在其它不變的情況下，可以探究斜面的機(jī)械效率跟斜面傾斜角度的關(guān)系．
故答案為：（1）運(yùn)動(dòng)中；（2）0.8J；66.7%；小于；（3）斜面傾斜角度．

點(diǎn)評(píng) 本題量斜面的機(jī)械效率，考查實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、機(jī)械效率的計(jì)算、力的大小分析和控制變量法的運(yùn)用．關(guān)鍵是從圖中獲取有效的信息．