小明自己设计了一个高度可以调节的斜面与水平面，来探究斜面的省力情况跟斜面与水平面夹角之间的关系．如图甲是他设计的斜面，他用弹簧测力计测得小车的重力为5N，图乙所示．

Question

小明自己设计了一个高度可以调节的斜面与水平面，来探究斜面的省力情况跟斜面与水平面夹角之间的关系．如图甲是他设计的斜面，他用弹簧测力计测得小车的重力为5N，图乙所示．他将小车放在斜面上，不断调节斜面与水平面的夹角θ，得到一组拉力的数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5
夹角θ/度	10	30	50	60	80
拉力F/N	2	2.7	3.4	4	4.8

（1）在小明设计的斜面的顶端装有一个定滑轮，使用定滑轮的目的是______
（2）通过分析实验数据，你能得到什么结论？
（3）如果你是一位建筑设计师，需要设计一栋老年人俱乐部的大楼，受到上述实验的启发，你要怎样设计楼梯？
（4）利用以上数据，请你计算出第2次实验时该斜面的机械效率大小约为______．

Answer 1

（1）据定滑轮的特点和本次实验的实际情况可知，使用定滑轮的目的是：改变拉力的方向，能方便地测量出拉力的大小；
（2）从实验数据看，斜面与水平面的夹角不断增大，拉力也不断增大．即斜面与水平面的夹角越小，使用时越省力；斜面与水平面的夹角越大，使用时越费力；
（3）由于斜面与水平面的夹角越小，使用时越省力，所以老年人俱乐部的大楼，应将楼梯的坡度设计得平缓一些，方便老人上下；
（4）由于第二次实验中斜面的倾角是30度，所以若斜面的高为h米，则斜面的长就是2h米，故此时的有用功是：W _有 =Gh=5h焦；同理总功是：W _总 =Fs=2.7×2h=5.4h焦；
故此时的机械效率是：η= (W有)/(W总) ×100%= (5h)/(5.4h) ×100%≈93%；
故答案为：（1）改变拉力的方向，能方便地测量出拉力的大小；（2）斜面与水平面的夹角越小，使用时越省力；（3）将楼梯的坡度设计得平缓一些，方便老人上下；（4）93%．