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小红学过“机械效率”后,有一个疑问:“机械效率越高是否越省力?”针对个问题小红用一个弹簧测力计,利用家中“案板”和盛入一定水的小茶杯做了以下实验:
A,把杯子放在塑料袋中,在杯子中加入适量的水,用弹簧测力计测得杯子和水的重力G.
B,用“案板”作斜面,如上图所示,把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接,拉动弹簧测力计,把盛水的杯子匀速拉上斜面.
C,分别测出拉力F,杯子移动的距离s和升高的高度h.
D,改变斜面的高度,做4次实验,记录实验数据如下:
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(1)计算并将数据填入表中4个空格.
(2)小红的疑问是否得出解决?分析实验数据,能得出什么结论?
(3)完成上面实验后,小红又产生一个猜想:“如果减小斜面的摩擦,可以提高斜面的机械效率.”请你先用所学知识,说明小红的猜想是否正确(简述理由).
(4)请你设计一个实验,进一步证明你对小红猜想的判断.(简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作).

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答案:
分析:(1)克服重力做的功为有用功,拉力做的功为总功,机械效率等于有用功与总功的比值; (2)分析表中第5、8两行,可以解决小红的疑问;并且发现机械效率越高,拉力越大; (3)克服摩擦力做的功为额外功,总功等于有用功与额外功的和,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率; (4)小红的猜想是“探究摩擦力对斜面机械效率的影响”,需要在控制斜面倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度相同的基础上,改变斜面的粗糙程度,从而改变摩擦力的大小,记录弹簧测力的示数,计算出机械效率,比较机械效率随摩擦力的变化情况. 解答:解:(1)W有=Gh=5N×0.1m=0.5J W总=Fs=1.6N×0.5m=0.8J η1= η2= (2)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; (3)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; (4)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. 故答案为: (1) (2)小红的疑问得到了解决;斜面的机械效率越高,越不省力; (3)小红的猜想正确.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(即减小了总功),可以提高机械效率; (4)在小红设计的实验的基础上: ①保持斜面倾角不变,在斜面表面铺上不同的材料(如毛巾、棉布、玻璃等)改变摩擦力; ②将水杯沿斜面匀速提升一定高度或沿斜面匀速移动一定距离,记录弹簧测力计的示数; ③计算出机械效率并进行比较.
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