Question

用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率，實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升．
（1）實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數F為

 

N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機械效率為

 

%．請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：

 

；
（2）為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，一位同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到如表所示的兩組數據：

次數	鉤碼 懸掛點	鉤碼總量 G/N	鉤碼移動距離 h/m	拉力 F/N	測力計移動距離 s/m	機械效率 η%
1	A點	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B	2.0	0.15	1.2	0.30

將表格中的空白處補充完整．
根據表中數據，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的結論？答：

 

；
請簡要說明兩條理由：①

 

；②

 

．

Answer 1

分析：（1）彈簧測力計每一個大格代表1N，每一個小格代表0.1N，正確讀數；根據公式進行計算：W_有=Gh，W_總=Fs，η=

W有用

W總

×100%；額外功產生的原因：克服機械的重做功、克服摩擦做功；
（2）已知鉤碼重力、拉力、鉤碼移動的距離和彈簧測力計移動的距離，可以得到此時杠桿的機械效率；
通過探究實驗時，應進行多次實驗，分析多組數據，才能得出正確結論；分析機械效率的影響因素采取控制變量法．

解答：解：
（1）彈簧測力計每一個大格代表1N，每一個小格代表0.1N，指針超過5個小格，示數為0.5N；
用杠桿提起貨物，對貨物做的功是有用功，W_有=Gh=1N×0.1m=0.1J，
用杠桿提起貨物，對整個杠桿做的功是總功，W_總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J．
∴杠桿的機械效率：η=

W有用

W總

=

0.1J

0.15J

×100%≈66.7%；
額外功產生的原因：克服機械的重做功、克服摩擦做功．（答案不唯一）
（2）在B點懸掛鉤碼時，機械效率為η′=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

2.0N×0.15m

1.2N×0.3m

×100%≈83%；
分析機械效率的影響因素采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關系時，應保持位置不變；應進行多次實驗，分析多組數據，才能得出正確結論．只憑一次實驗數據做出結論是不科學的．
故答案為：
（1）0.5；66.7；由于使用杠桿時需要克服杠桿自重做功；
（2）83%；不能；兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置；僅根據一次對比實驗所得結論是不可靠的．

點評：解答此類問題，需要做到：（1）能正確使用彈簧測力計；（2）能計算有用功、總功、額外功、機械效率；（3）正確分析額外功的原因，如何提高機械效率；（4）用控制變量法研究機械效率的影響因素．