斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,如: 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
斜面倾角 | θ | θ | θ | θ | θ1(θ1>θ2) | θ2(θ2>θ1) |
斜面的表面材料 | 木板 | 毛巾 | 木板 | 木板 | 木板 | 木板 |
物块重G/N | 2.0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 2.0 | 2.0 |
沿斜面拉力F/N | 1.35 | 1.52 | 2.70 | 4.05 | 1.52 | 1.70 |
回答下列问题:
(1)通过对比实验 中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关;
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:在其他条件相同时, ;
(3)为验证猜想3,小明做了实验 (填写实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情况相同,依据是 。
【拓展】完成实验后,小明沿斜面用1.8N的拉力,将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m,则斜面的机械效率是 %.(把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功)
盘山公路;(1)1和2;(2)其他条件相同时,斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力;(3)1、3、4;根据1、3、4的实验数据可知,物体的重力变为原来的几倍,拉力会变为原来的几倍,即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等;【拓展】62.5。
【解答】解:斜面是一种简单机械,使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时,斜面越长,则坡度越缓,则越省力;如:盘山公路;
(1)探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时,采用的是控制变量法,实验中需要控制物重、倾角相同,表面材料不同,所以应该对比1和2的数据;
(2)对比实验1、5、6中的数据可知,在斜面的表面材料、物重相同的情况下,倾角越小,拉力越小,故结论是:在其他条件相同时,斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力;
(3)探究斜面省力的情况与重力大小有关时,根据控制变量法可知,实验中需要控制倾角相同、表面材料相同,物体的重力不同;所以需要对比1、3、4的实验数据;
根据1、3、4的实验数据可知,物体的重力变为原来的几倍,拉力会变为原来的几倍,即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等;
【拓展】有用功为:W有=Gh=4.5N×0.3m=1.35J;拉力做的总功:W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J;
斜面的机械效率:η==×100%=62.5%。
【分析】斜面也是一种常用的机械,使用斜面比较省力;
(1)探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时,需要控制物重、倾角相同,表面材料不同;
(2)根据实验1、5、6中的数据中的相同点和不同点,利用控制变量法分析;
(3)探究斜面省力的情况与重力大小有关时,需要控制倾角相同、表面材料相同,物体的重力不同;
【拓展】根据公式W=Gh可求拉力做的有用功;利用W=Fs求出拉力做的功,即总功;斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
【点评】此题主要考查我们的实验分析能力,以及斜面机械效率的计算,是一道好题,要掌握。