Question

13．用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機(jī)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，測力計的示數(shù)F為0.5N，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(jī)械效率為66.7%．請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重做的額外功．
（2）一位同學(xué)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數(shù)據(jù)：

次數(shù)	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	機(jī)械效率 η/%
1	A點	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B點	2.0	0.15	1.2	0.30	83.3

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：不能；請簡要說明兩條理由：①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置；②一次對比實驗所得結(jié)論是不可靠的．

Answer 1

分析 （1）對彈簧測力計進(jìn)行讀數(shù)時，需看清彈簧測力計的分度值，然后根據(jù)指針位置進(jìn)行讀數(shù)；
在實驗中，彈簧測力計向上拉力做的功是總功，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(jī)械效率可以根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$來計算；
額外功產(chǎn)生的原因：克服機(jī)械的重做功、克服摩擦做功．
（2）通過探究實驗時，應(yīng)進(jìn)行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結(jié)論；
分析機(jī)械效率的影響因素采取控制變量法．

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(shù)是0.5N．
在實驗過程中，有用功是：W_有=Gh=1.0N×0.1m=0.1J，
總功是：W_總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，
所以杠桿的機(jī)械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{1N×0.1m}{0.5N×0.3m}$×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是額外功．
（2）分析機(jī)械效率的影響因素采取控制變量法，研究提起的物重和機(jī)械效率的關(guān)系時，應(yīng)保持鉤碼的位置不變；
應(yīng)進(jìn)行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結(jié)論．只憑一次實驗數(shù)據(jù)做出結(jié)論是不科學(xué)的．
故答案是：（1）0.5； 66.7；克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重做的額外功；（2）不能；①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置；②一次對比實驗所得結(jié)論是不可靠的．

點評 （1）機(jī)械效率的計算是同學(xué)們應(yīng)該掌握的基本技能，關(guān)鍵是搞清楚有用功和總功，一般來說，使用機(jī)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；
（2）能正確分析額外功的原因，如何提高機(jī)械效率．以及用控制變量法研究機(jī)械效率的影響因素．