某物理学习小组,针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑,进行了实验探究和理论探究活动.

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  • 解题思路:(1)分析实验数据中的拉力和机械效率的数值,可以得出机械效率和拉力大小的关系;

    (2)分析实验数据中斜面的高度、拉力、机械效率数值变化,结合机械效率的概念就可得出摩擦力的变化情况;

    (3)滑块在拉力作用下匀速运动时,根据功的原理列出等式就可得出摩擦力的表达式.

    (1)从表中第1到3次实验可以看出,机械效率逐渐增大,拉力也逐渐增大,越来越费力;

    (2)斜面倾斜程度通过斜面的高度体现,斜面越高倾斜程度越大,从表中第1到3次实验记录可见斜面越高,拉力越大,机械效率越大;机械效率越大,说明克服摩擦力做的额外功越小,说明摩擦力越小.

    (3)分两种情况分析:

    ①滑块匀速运动的方向向上时,重力做的功和摩擦力做的功方向是一致的,与拉力做的功方向相反,根据功的关系可得FL=Gh+fL,则摩擦力f=F-[Gh/L];

    ②滑块匀速运动的方向向下时,拉力做的功和摩擦力做的功方向是一致的,与重力做的功方向相反,根据功的关系可得Gh=FL+fL,则摩擦力f=[Gh/L]-F.

    故答案为:(1)机械效率越高的斜面,不一定越省力(或机械效率越高的斜面越费力);

    (2)斜面倾斜程度越大拉力越大,但摩擦力不一定越大(或摩擦力越小).

    理由:因为由实验数据可知斜面倾斜程度变大,斜面的机械效率随之变大,额外功占总功的比例变小,所以摩擦力不一定变大(或斜面倾斜程度变大,滑块对斜面的压力变小,因此滑块受到的摩擦力变小);

    (3)当滑块沿斜面匀速向上运动时:由功的关系FL=Gh+fL,可得f=F-[Gh/L];当滑块沿斜面匀速向下运动时:由功的关系Gh=FL+fL,可得力f=[Gh/L]-F.

    点评:

    本题考点: 斜面机械效率的测量实验;功的原理;机械效率;机械效率的计算;斜面的机械效率.

    考点点评: 本题重点是数据的分析和处理,以及归纳总结能力的考查,物体做匀速直线运动时,合外功等于零即正功等于负功,也就是同方向上的功的和等于反方向上功的和.