Question

12．為了探究斜面的機械效率與斜面的傾斜程度及物重的關系，東坡中學九年級同學小紅在斜面上每次都勻速拉動物塊，實驗數據記錄如下：

實驗 次數	斜面傾角θ	物重G/N	物塊上升高度h/m	拉力F/N	物塊沿斜面移動距離S/m	機械效率η
1	25	5	0.25	3.4	0.50	73.5%
2	40	5	0.35	4.2	0.50	83.3%
3	40	10	0.35	8.4	0.50	？

（1）根據表中數據可求出第3次實驗的有用功是3.5 J，總功是4.2 J，機械效率為83.3%．
（2）分析表中數據，可以得出的初步結論是：在其他條件不變的情況下，斜面傾角越大，所需的拉力就越大，斜面的機械效率越高，斜面的機械效率與物重無關 （填“有關”或“無關”）．
（3）本探究過程使用的是探究方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）斜面的有用功等于物體重力和上升高度的乘積，總功等于拉力和物體沿斜面移動距離的乘積，機械效率等于有用功和總功的比值；
（2）分析實驗數據中斜面傾角、拉力的大小、以及機械效率的大小就可以得到結論；
（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．

解答 解：
（1）根據表中數據可求出第3次實驗的有用功為：W_有=Gh=10.0N×0.35m=3.5J，
總功為：W_總=Fs=8.4N×0.50m=4.2J，
斜面的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{3.5J}{4.2J}$×100%=83.3%；
（2）比較1和2兩次實驗，可見在物體重力和沿斜面移動的距離不變的情況下，斜面傾角越大，所需拉力越大，斜面的機械效率越高；
比較2和3兩次實驗可見，斜面的機械效率與物體的重力無關；
（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．
故答案為：（1）3.5；4.2；83.3%；（2）大；高；無關；（3）控制變量法．

點評 本題重點考查學生對實驗數據的分析能力，要求能明確數據中每一個數值的含義，并能根據實驗數據計算需要的物理量，歸納總結物理規律．