Question

【題目】斜面是簡單機械的一種，可用于克服垂直提升重力G的困難。幾名同學圍繞斜面展開如下幾個方面的研究(研究均忽略空氣阻力)：

（1）小華同學研究物體在斜面上運動時的特點及受力情況，如圖甲，他將處于斜面底端A的木塊用力一推，木塊離開手后沿斜面向上運動，經過B點，最終停在C點。

①畫出當物體處于B,C兩個位置時受到的摩擦力示意圖(作用點在物體的幾何中心·)

（________）

②“用力一推”這個過程說明力可以改變物體的________(選填“形狀”或“運動狀態”)

③小凡認為“物體具有慣性，所以物體離開手后能夠繼續向前運動。物體最終靜止在C點也說明運動過程中慣性會逐漸減小。”如果你認為這個觀點是對的，請寫出判斷依據。如果你認為這個觀點是錯的，請指出錯誤并改正。_____________

（2）小花同學猜想斜面的機械效率可能跟斜面的傾斜程度有關。利用圖乙的裝置進行實驗，用彈簧測力計勻速拉動物塊并記錄數據，表格是他的實驗數據：

實驗次數	斜面的傾斜程度	物塊重力G/N	斜面高度h/m	拉力F/N	斜面長度s/m	機械效率η
1	較緩	10	0.2	5.5	1	36.4%
2	較陡	10	0.4	7.0	1	57.1%
3	最陡	10	0.6	8.5	1	70.6%

①通過分析幾次實驗的數據，結論是：______________________

②第一次實驗中，物塊所受斜面的摩擦力為___________N

（3）小埔同學研究物體沿斜面下滑過程中的能量轉化。如圖丙他將同一物體分別置于兩個高度相同但傾斜程度不同的斜面頂端并靜止釋放，物體均沿斜面運動到底端。

①若斜面光滑，下滑過程物體的運動速度__________（選填“增大”、“減小”或“不變”)②已知支持力為5N,斜面長1m,求支持力這個過程中做功__________J

③若兩斜面的材料相同，物體沿A斜面下滑到底端的速度為vA,物體沿B斜面下滑到底端的速度為vB,則vA_______vB(選填“>”“<”或“=”)，判斷的依據是：________________________。

Answer 1

【答案】見解析所示 運動狀態 錯誤；一切物體在任何狀態下都具有慣性，慣性的大小只與物體的質量有關；物體最終靜止在C點是因為受到摩擦阻力的作用 當物重與斜面的粗糙程度一定時，斜面越陡，機械效率越高 3.5N 增大 0 > A圖中物體受到的摩擦力小，摩擦力做功小

【解析】

(1) ①[1]根據題意知道，當木塊經過B點時，相對斜面向上運動，所以，木塊受到滑動摩擦力作用，方向與相對斜面運動的方向相反，即沿斜面向下，如下圖：

當木塊最終停在C點時，木塊相對斜面有沿斜面向下的運動趨勢，所以，受到的是靜摩擦力，方向沿斜面向上，如下圖

②[2]用力一推，木塊離開手后沿斜面向上運動，即木塊由靜止變成運動，說明力改變了物體的運動狀態；

③[3]該同學的觀點是錯誤的，因為慣性是物體的屬性，一切物體在任何狀態下都具有慣性，且慣性的大小只與物體的質量有關；物體最終靜止在C點，狀態發生改變，是由于受到摩擦阻力的作用的結果；

(2) ①[4]分析表格數據知道，當物重、斜面的粗糙程度與斜面的長度一定時，斜面越陡，機械效率越高；

②[5]由表中第1組實驗數據知道，有用功是：

W有 =Gh=10N×0.2m=2J

總功是：

W總=Fs=5.5N×1m=5.5J，

所以，額外功是：

W額=W總-W有=5.5J-2J=3.5J，

由于W額 =fs，所以摩擦力是：

(3) ①[6]若斜面光滑，下滑過程物體的重力勢能轉化為動能，所以運動速度會增大；

②[7]由于物體受到的支持力與垂直，下滑過程中，物體沿支持力方向沒有移動距離，所以支持力做功為零；

③[8][9]根據題意知道，兩斜面材料相同，高度相同，斜面越陡，摩擦力越小，物體沿斜面下滑到底端時，重力勢能轉化為動能則越大，即速度越大，所以vA>vB。