(2012•武汉)如图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置.
(1)实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个,砝码若干,为了完成实验,还需要的测量工具是______.
(2)实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码,改变物块的重力,用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动.实验的部分数据如下表:
实验次数
接触面粗糙程度
物块重G/N
物块上升的高度h/m
沿斜面的拉力F/N
物块移动的距离L/m
机械效率
1
较粗糙(木块-木板)
2.0
0.25
1.2
0.80
52%
2
同上
2.0
0.35
1.4
0.80
63%
3
同上
5.0
0.35
3.5
0.80
63%
4
较光滑(铁块-木板)
5.0
0.35
3.1
0.80
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与______、______、______的关系.
②在第四次实验中,斜面的机械效率为______.
解题思路:(1)分析表中需要测量的物理量,从而知道需要的测量工具;
(2)①分析实验1、2,接触面的粗糙程度相同、物块重相同,斜面的倾斜程度(斜面长相同、高度不同,斜面的倾斜程度不同);分析实验2、3,接触面的粗糙程度、斜面的倾斜程度相同,物块重不同;分析实验3、4,物块重、斜面的倾斜程度相同,斜面的倾斜程度不同;根据机械效率的大小分析判断是否与三个因素有关;
②斜面的有用功等于物块的重力和物块上升高度的乘积,即W有用=Gh;总功等于沿斜面的拉力和物块移动距离的乘积,即W总=FL,用η=
W
有用
W
总
=[Gh/FL]求斜面机械效率.
(1)由表中数据可见需要测量的物理量有四个:物块的重力、沿斜面的拉力、物块上升的高度、物块移动的距离,其中前两个由弹簧测力计完成,后两个由刻度尺来完成测量,因此还需要补充的器材是:刻度尺.
(2)①分析实验1、2,接触面的粗糙程度、物块重相同,斜面的倾斜程度不同,机械效率不同,研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系(有关);
分析实验2、3,斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度相同,物块重不同,机械效率相同,研究的是斜面的机械效率与物块重的关系(无关);
分析实验3、4,斜面的倾斜程度、物块重相同,接触面的粗糙程度不同,机械效率不同,研究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度的关系;
由此可见斜面的机械效率与接触面粗糙程度、物块重斜面、倾斜程度的关系.
②η=
W有用
W总=[Gh/FL]=[5N×0.35m/3.1N×0.8m]≈71%.
故答案为:(1)刻度尺;(2)①接触面粗糙程度;物块重;倾斜程度;②71%.
点评:
本题考点: 斜面机械效率的测量实验.
考点点评: 本题为斜面机械效率的测量实验,考查了测量工具的选择、机械效率的计算、影响机械效率大小的因素,利用好控制变量法分析是本题的关键.
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