问题 问答题

小红学过“机械效率”的知识后,产生了一个疑问:“机械的机械效率越高是否越省力?”针对这个问题,小红向老师借来了一只弹簧测力计,利用家中的“案板(切菜用)”和茶杯做了如下的探究:

(1)把杯子放在塑料袋中,向杯子中加入适量的水,用弹簧测力计测得杯子和水的总重力为G;

(2)用“案板”做斜面,如图所示,把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接,拉动弹簧测力计,使水杯沿斜面匀速移动到斜面顶端;

(3)分别测出拉力F,杯子移动的距离s和杯子升高的高度h;

(4)改变斜面的高度,做4次实验,记录实验数据如下表:

次数

物理量

1234
重力G/N5555
升高h/m0.10.150.20.25
有用功W/J0.7511.25
拉力F/N1.62.22.73.1
移动距离s/m0.50.50.50.5
总功W/J1.11.351.55
机械效率η0.680.81
Ⅰ.请计算并将数据填入表格中的4个空格

Ⅱ.小红的疑问是否得到解决?分析实验数据,能得到什么结论?

Ⅲ.完成上面的实验后,小红又产生了一个猜想:“如果减小斜面的摩擦,可以提高斜面的机械效率.”那么:

1.请你用学过的知识说明小红的猜想是否正确(简述理由)

2.你设计一个实验,进一步证明你对小红的猜想所作出的判断.

答案

Ⅰ.W=Gh=5N×0.1m=0.5J

W=Fs=1.6N×0.5m=0.8J

η1=

0.5J
0.8J
≈63%,

η2=

1J
1.35J
≈74%;

Ⅱ.分析表中的拉力与机械效率,小红的疑问得到了解决;得到的结论是:斜面的机械效率越高,越不省力;

Ⅲ.(1)影响机械效率高低的主要有原因是额外功,使用斜面时,克服摩擦力做的功为额外功,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率;

(2)采用控制变量法:控制斜面倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度相同,换用毛巾、棉布、玻璃等不同的接触面材料改变斜面粗糙程度,从而改变摩擦力,计算出机械效率进行比较.

故答案为:

Ⅰ.0.5;0.8;63%;74%;

Ⅱ小红的疑问得到了解决,物重相同,机械效率增大时,并不更省力

Ⅲ(1)正确,因为斜面对物体的摩擦力是导致额外功的原因

(2)用等高、等长的斜面,先后在木板斜面、棉布斜面、毛巾斜面上重复上面的实验并记录数据,即可验证小红的猜想.

单项选择题 A3/A4型题
单项选择题