探究影响斜面机械效率的因素
通过学习，晓东小组知道除了杠杆、滑轮之外，斜面也是一种简单机械，决定探究“影响斜面机械效率的因素”。还是分成两组：晓东和章丽一组，杨柳和李铭一组，先各自准备，后集中展示。
晓东和章丽提出了三种不同的猜想：
A.斜面越倾斜，斜面机械效率越大；
B.斜面越倾斜，斜面机械效率越小；
C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关。
他们首先进行理论分析和实验设计：
要判断斜面的倾斜程度是否与斜面的机械效率有关，必须测量斜面在不同倾斜程度下的机械效率；而要测量效率，首先要弄清把物体匀速拉到斜面顶端时所做的有用功和总功；而有用功是不用斜面直接用手将物体提升一定高度所做的功，即W有=Gh，所以要测量有用功，必须用弹簧测力计测出物体的重力G，用刻度尺测出物体上升的高度h；总功是使用斜面将物体匀速提升到相同高度时所做的功，即W总=FL，所以要用弹簧测力计测出将物体沿斜面从底端匀速拉倒顶端时的拉力F，用刻度尺测出物体在斜面上移动的距离L。
他们搭建了一个如图所示的斜面，在不同的倾斜程度下做了三次实验。
每次实验时，使用的是同一块斜面，沿斜面被拉到顶端的也是同一个木块；改变斜面的倾斜程度是指改变斜面与水平面的夹角；他们还特别注意在实验时把物体沿着斜面往上拉动时匀速而缓慢。
他们进一步讨论到实验中可能出现的六个物理量：被拉物体的重力G、弹簧测力计的拉力F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h。
你认为实验必须测量的物理量有哪些，请你告诉他们： ① （只填所测物理量符号）；再请你帮助他们写出用需要测量的物理量符号表示斜面的机械效率的计算公式：η= ② 。
他们接着进行分析：如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值应该保持不变。如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，这说明实验前的猜想A是 ③ （选填“正确”或“错误”）的。
杨柳和李铭提供了一个实验表格，然后边实验边纪录边讲解。
|
实验次数
|
斜面倾角
|
斜面材料
|
物重G/N
|
斜面高度h/m
|
沿斜面拉力F/N
|
斜面长s/m
|
有用功
W/J
|
总功W/J
|
机械效率η
|
|
1
|
30°
|
玻璃
|
7
|
0.5
|
4.9
|
1
|
3.5
|
4.9
|
71.4%
|
|
2
|
30°
|
木板
|
7
|
0.5
|
6.0
|
1
|
3.5
|
|
|
|
3
|
30°
|
毛巾
|
7
|
0.5
|
6.5
|
1
|
3.5
|
6.5
|
53.8%
|
|
4
|
20°
|
木板
|
7
|
0.34
|
4.9
|
1
|
2.38
|
4.9
|
48.6%
|
|
5
|
15°
|
毛巾
|
7
|
0.26
|
5.1
|
1
|
1.82
|
5.1
|
35.7%
|
下面是他们的分析过程，如有遗漏的地方，请你帮助补充完成：
（1）在第2次实验中，拉力做的总功是 ④ J，斜面的机械效率是 ⑤ ；
（2）对比1、2、3次实验数据，可以得出的结论是：当其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率就越 ⑥ 。
（3）分析1、4、5次实验数据得出：斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越大。你认为他们的结论正确吗？如果不正确，存在什么问题？ ⑦ 。
（4）实验中他们还发现：斜面材料相同时，斜面倾角越小，斜面越 ⑧ （选填“省力”或“费力”）。
综合两组同学的实验，得出的实验结论为：
斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关。在斜面粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高；在斜面倾斜程度一定时，斜面越光滑（粗糙程度越小），斜面机械效率越高。
参考答案：①G、F、s、h ②Gh/Fs ③正确 ④6 ⑤58.3% ⑥小
⑦不正确，没有控制斜面的粗糙程度相同 ⑧省力
