小紅學過“機械效率”后,提出一個假設:“機械的機械效率越高越省力.”為證明假設是否成立,小紅做了在寫嗎上勻速拉動物塊的探究實驗(如圖所示),并記錄實驗數據如下:
試驗次數 記錄項目 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 |
物塊重(G/N) | 5 | 5 | 5 | 5 |
物塊上升高度(h/m) | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 |
有用功(W用/J) | 0.5 | 0.75 | ? | 1.25 |
沿斜面方向拉力(F/N) | 1.6 | 2.2 | 2.7 | 3.1 |
物塊移動距離(S/m) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
總功(W總/J) | 0.8 | 1.1 | ? | 1.55 |
機械效率(η) | 62.5% | 68.2% | ? | 80.3% |
(2)該實驗能驗證“機械的機械效率越高越省力”嗎?寫出你的看法.
(3)完成實驗后,小紅又產生一個猜想“如果減小斜面摩擦,可以提高斜面的機械效率嗎?”請你運用所學的知識,說明小紅的猜想是否正確,簡述其理由.(簡單推理)
解:(1)W有=Gh=5N×0.2m=1J;
W總=FS=2.7N×0.5m=1.35J;
η=×100%=×100%≈74.1%.
故答案為:1;1.35;74.5%.
(2)答:分析表中5行和8行可知,斜面的機械效率越高,越費力;因此該實驗不能驗證機械的機械效率越高越省力.
(3)答:因為同高度斜面,減小摩擦,W總減小,W有不變,根據η=,機械效率變大;所以小紅的猜想是正確的.
(1)有用功、總功、機械效率,分別用公式W有=Gh、W總=FS、η=×100%求出;
(2)分析表中第5、8兩行,可以發現機械效率與拉力的關系;
(3)克服摩擦力做的功為額外功,總功等于有用功與額外功的和,在有用功一定的情況下,減小額外功,可以提高機械效率.
點評:本題考查影響斜面機械效率的因素,采用了控制變量法,并且還要設計實驗,難度大,綜合性強.