问题 实验题

小明针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑,进行了探究。如图所示,将长度为lm的长木板的一端垫高,构成长度一定高度可调的斜面。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面向上匀速运动。完成斜面机械效率测量。下表中呈现的是部分实验数据,请把表格补充完整。

实验次数1234
斜面高度h/m0.150.20.250.3
拉力F/N2.73.23.64.1
机械效率η0.560.630.69 
(2)疑惑一:“斜面的机械效率越高,越省力吗? ”

请根据表中的实验数据,写出正确的结论:斜面的机械效率越高,        

(3)疑惑二:“斜面倾斜程度越大,机械效率越高吗? ”

请根据表中的实验数据,写出正确的结论:斜面倾斜程度越大,机械效率   

(4)疑惑三:“滑块受到的摩擦力是一个‘不可直接测量’的量,能通过‘可测量’量求出摩擦力吗?”

请根据已有的知识推导:重为G的滑块,在沿斜面向上的拉力F作用下,沿斜面匀速向上移动时,滑块受到的摩擦力f的数学表达式:f=                

(斜面的长L和斜面的高h均为“可测量”量)

答案

(1)0.73(1分);(2)省力越少(1分);(3)越高(1分);(4)f=(FL-Gh)/L(1分);

(1)根据W=Gh求出有用功,根据W=Fs求出总功,利用效率公式求出第4次斜面的机械效率;

(2)分析表中的拉力和机械效率之间的关系,即可得出斜面的机械效率越高是否省力;

(3)斜面越高倾斜程度就越大,分析表中斜面高度和机械效率之间的关系,即可得出斜面倾斜程度与效率的关系.

(4)滑块在拉力作用下匀速运动时,根据功的原理列出等式就可得出摩擦力的表达式.

解:(1)第4次的机械效率η=≈0.73,表格如下:

实验次数1234
斜面高度h/m0.150.20.250.3
拉力F/N2.73.23.64.1
机械效率η0.560.630.690.73 
(2)从表中第1到4次实验可以看出,机械效率逐渐增大,拉力也逐渐增大,越来越费力;

故可得结论:斜面的机械效率越高,越费力.

(3)从表中第1到4次实验可以看出,斜面越高(即斜面倾斜程度越大),机械效率越高;

故可得结论:斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大机械效率越高.

(4)当滑块沿斜面匀速向上运动时:由功的关系FL=Gh+fL,可得f=

答案为:(1)如上表所示0.73;(2)省力越少(越费力);(3)越高;(4)

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