题文

如图所示为倾角30°的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N 的推力将质量为70kg 的物体在5s 时间内匀速推高1m 。（g取10N/kg ）求： （1）推力做的总功和推力的功率。 （2）斜面的机械效率。 （3）斜面对物体的摩擦力。

题型：计算题  难度：中档

答案

解： (1)W总=FS=F·2h=500N ×2 ×1m=1000J；  P= W总/t=1000J/5s=200W (2)W有=Gh=mgh=70kg ×10N/kg ×1m=700J η= W有/W总=700J/1000J=70 ％ (3) W额=W总－W有=1000J －700J=300J 因为W额=fs，所以f=W额/s=300J/2m=150N

据专家权威分析，试题“如图所示为倾角30°的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N的推力将..”主要考查你对  功的计算，功的计算公式的应用，斜面的机械效率  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的计算功的计算公式的应用斜面的机械效率

考点名称：功的计算

• 功的计算公式：
  功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。（功=力×距离），W=FS。
  
  单位：
  国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。

• 在利用该公式进行计算时的注意点：
  (1)力与物体移动的距离在方向上必须一致；
  
  (2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体；
  
  (3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
  

考点名称：功的计算公式的应用

• 应用:
  利用功的计算公式加计算：F或S，F=W/s，s=W/F。

• 转换思想求功的大小 ：
  “转换思想方法”求功的大小。公式W=Fs中的s 必须是在力的方向通过的距离，而且F的大小一直保持不变，能运用功的公式求解，当作用在物体上的力的大小总在发生改变，则在求解功的时候注意不能直接利用公式W=Fs，应转换思想。如：平放在地上的一根均匀木料，现用一总垂直木料方向的力将它抬到竖直为止，则至少要做多少功?由于抬木料的力的大小、方向总在发生改变，而且木料通过的距离也不完全在力的方向上，故无法直接应用公式求解。我们根据功的原理可知：使用任何机械都不省功，则对物体所做的功等效于将物体重心提高所做的功，即可求解。
  例：小明同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4m如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做功(   )
  
  A．200JB．300J C．400JD．500J
  
  解析：本题中由于不计绳重和摩擦，属于理想机械，可使用功的原理进行求解。人站在M处时，绳长3m，当人走到N处时，此时的绳长由勾股定理可知为5m，也就是说人从M点走到N点拉下的长度为2m，即物体上升的高度h=2m。小明对绳做功至少是克服物重G所做的功，即W=Gh=100N×2m=200J。
  答案：A

考点名称：斜面的机械效率

• 斜面的机械效率：
  

  有用功	W有用=Gh
  总功	W总=Fl W总=Gh+fl （f为摩擦力)
  额外功	W额外=W总-W有用 W额外=fl
  机械效率

• 测量斜面的机械效率：
  【实验目的】：测量斜面的机械效率
  
  【器材】斜面，铁架台，小车，弹簧秤，米尺
  
  【操作】
  
  （1）照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面，记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率η₁＝Gh／FL。
  （2）把小车翻过来（轮子朝上）放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η₂。
  （3）增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率η₃。
  比较η₁、η₂、η₃的大小，可知η₁＞η₂，η₂＜η₃。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在（1）中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在（3）中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比（2）时高。比较操作（2）、（3）中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。

• 提高斜面机械效率的方法:
       在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；机械效率与物体重量无关，物体斜面之间接触面大小无关。
  
  例：如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______J的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝，应该_______。（写出一条措施）
  
  解析：，
  提高机械效率的方法是减小总功，以增大有用功在总功中所占的比例。
  答案：1200  70%  减小斜面的粗糙度