某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块（如图所示），

Question

某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块（如图所示），收集了表中的实验数据．实验次数斜面的倾斜程度物块重力G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面长度S/m机械效率η1较缓50.22.4141.7%2较陡50.53.2178.1%3最陡50.74.3181.4%（1）分析表中的数据可得出：斜面越缓越______力（选填“省”或“费”）；当粗糙程度相同时，斜面越缓，机械效率越______（选填“高”或“低”）．（2）为了探究斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系，该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为______，通过与表中第______次实验的数据对比可以初步得到结论：在其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低．（3）通过对斜面机械效率的探究，你觉得用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，拉力F与摩擦力f的大小关系为F______f（选填“＞”、“＜”或“=”），理由是______．

Answer 1

（1）由记录的数据可以看出斜面的倾斜程度越缓时，沿斜面的拉力F越小，则斜面越省力；
当粗糙程度相同时，斜面越缓，机械效率越低．
（2）已知：G=5N，h=0.5m，s=1m，F=4.5N，
克服物块重力做的有用功为：W_有用=Gh=5N×0.5m=2.5J，
拉力做的总功为：W_总=Fs=4.5N×1m=4.5J，
则斜面的机械效率为：η=

W有用

W总

×100%=

2.5J

4.5J

×100%≈55.6%．
要探究机械效率与斜面粗糙程度关系，必须保证斜面倾斜程度和长度相同的情况下（即高度相同，斜面长度相同），第2次斜面的长度和高度相同，从数值上可以看出斜面越粗糙机械效率越低．
（3）当用弹簧拉着物体沿斜面做匀速向上运动时，物体的受力情况如下图：

由图可见，物体受到重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，因为支持力不变，所以摩擦力的大小也不变．由于物块又做匀速直线运动，则弹簧测力计的拉力大小等于摩擦力和重力在沿斜面方向的分力的和，所以物块所受的拉力大于物块所受的摩擦力．
故答案为：（1）省；低；（2）55.6%；2；（3）＞；拉力做的是总功，克服摩擦力做的是额外功，总功一定大于额外功，即Fs＞fs，所以可推出F＞f．