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二個原因：①

 

．②

 

．
（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，測量并計算得到下表所示的兩組數據：請將表格中的數據填寫完整

次數	鉤碼 懸掛點	鉤碼總 重G/N	鉤碼移 動距離h/m	拉力 F/N	測力計移 動距離s/m	W有用/J	W總/J	機械效率 η/%
1	A點	1.5	0.10	0.7	0.30	0.15		71.4
2	B點	2.0	0.15	1.2	0.30		0.36

（3）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：

 

；請簡要說明一條理由：

 

．

Answer 1

分析：（1）對彈簧測力計進行讀數時，需看清彈簧測力計的分度值，然后根據指針位置進行讀數．
在實驗中，彈簧測力計的拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；杠桿的機械效率可以根據公式η=

W有用

W總

×100%來計算．
（2）根據W_有用=Gh計算有用功；根據W_總=Fs計算總功；根據η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

計算機械效率．
（3）通過探究實驗來得出結論時，應進行多次實驗，分析多組數據，同時，分析機械效率的影響因素也應采取控制變量法，這樣才能得出正確結論．根據這一思路來對最后的問題做出判斷．

解答：解：（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值是0.1N，所以它的示數是0.5N；
在實驗過程中，有用功：W_有用=Gh=1.0N×0.1m=0.1J，
總功：W_總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，
所以杠桿的機械效率是：η=

W有用

W總

×100%=

0.1J

0.15J

×100%=66.7%．
利用杠桿提升物體時，克服摩擦以及杠桿自重做的功都是額外功．
（2）根據表中第一次實驗數據可知，W_總1=F₁s₁=0.7N×0.3m=0.21J；
根據表中第二次實驗數據可知，W_有用2=G₂h₂=2N×0.15m=0.3J；
第二次實驗中，杠桿的機械效率：η₂=

W有用2

W總2

×100%=

0.3J

0.36J

×100%=83.3%；
（3）分析機械效率的影響因素應采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關系時，應保持鉤碼所掛位置不變，而實驗中，兩次鉤碼懸掛的位置是不同的；
同時，還應進行多次實驗，分析多組數據，才能得出有說服力的正確結論，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；①摩擦；②杠桿自重；（2）0.21；0.3；83.3；（3）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：機械效率的計算是同學們應該掌握的基本技能，關鍵是搞清楚有用功和總功，一般來說，使用機械所用外力做的功是總功，而克服提升重物重力做的功是有用功．本題中，還要學會分析產生額外功的主要原因．