小红学过“机械效率”的知识后,产生了一个疑问:“机械的机械效率越高是否越省力?”针对这个问题,小红向老师借来了一只弹簧测力计,利用家中的“案板(切菜用)”和茶杯做了如下的探究:
(1)把杯子放在塑料袋中,向杯子中加入适量的水,用弹簧测力计测得杯子和水的总重力为G;
(2)用“案板”做斜面,如图所示,把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接,拉动弹簧测力计,使水杯沿斜面匀速移动到斜面顶端;
(3)分别测出拉力F,杯子移动的距离s和杯子升高的高度h;
(4)改变斜面的高度,做4次实验,记录实验数据如下表:
次数
物理量1234重力G/N5555升高h/m0.10.150.20.25有用功W有/J0.7511.25拉力F/N1.62.22.73.1移动距离s/m0.50.50.50.5总功W总/J1.11.351.55机械效率η0.680.81Ⅰ.请计算并将数据填入表格中的4个空格
Ⅱ.小红的疑问是否得到解决?分析实验数据,能得到什么结论?
Ⅲ.完成上面的实验后,小红又产生了一个猜想:“如果减小斜面的摩擦,可以提高斜面的机械效率.”那么:
1.请你用学过的知识说明小红的猜想是否正确(简述理由)
2.你设计一个实验,进一步证明你对小红的猜想所作出的判断.
网友回答
解:
Ⅰ.W有=Gh=5N×0.1m=0.5J
W总=Fs=1.6N×0.5m=0.8J
η1=≈63%,
η2=≈74%;
Ⅱ.分析表中的拉力与机械效率,小红的疑问得到了解决;得到的结论是:斜面的机械效率越高,越不省力;
Ⅲ.(1)影响机械效率高低的主要有原因是额外功,使用斜面时,克服摩擦力做的功为额外功,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率;
(2)采用控制变量法:控制斜面倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度相同,换用毛巾、棉布、玻璃等不同的接触面材料改变斜面粗糙程度,从而改变摩擦力,计算出机械效率进行比较.
故