Question

測量杠桿的機(jī)械效率
用如圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)，豎直向上勻速拉動彈簧測力計(jì)，使杠桿下面的鉤碼緩慢上升．
（1）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計(jì)的示數(shù)F為______N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計(jì)移動距離s為0.3m，則杠桿的機(jī)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(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn)，測量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：

次數(shù)	鉤碼 懸掛點(diǎn)	鉤碼總重 G/N	鉤碼移動距離 h/m	拉力 F/N	測力計(jì)移動距離 s/m	機(jī)械效率 η/%
1	A點(diǎn)	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B點(diǎn)	2.0	0.15	1.2	0.30	83.3

如果僅就表中數(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，并簡要說出依據(jù)？答：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）對彈簧測力計(jì)進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，需看清彈簧測力計(jì)的分度值，然后根據(jù)指針位置進(jìn)行讀數(shù)．
在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測力計(jì)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(jī)械效率可以根據(jù)公式η=×100%來計(jì)算．
（2）通過探究實(shí)驗(yàn)來得出結(jié)論時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，分析多組數(shù)據(jù)，同時(shí)，分析機(jī)械效率的影響因素也應(yīng)采取控制變量法，這樣才能得出正確結(jié)論．根據(jù)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(jì)的分度值是0.1N，所以它的示數(shù)是0.5N．
在實(shí)驗(yàn)過程中，有用功是：W_有用=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=×100%=×100%=66.7%．
在本實(shí)驗(yàn)中，克服杠桿自重做功和克服摩擦力做功是產(chǎn)生額外功的主要原因．
（2）分析機(jī)械效率的影響因素應(yīng)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(shí)，應(yīng)保持位置不變，而實(shí)驗(yàn)中，兩次鉤碼懸掛的位置是不同的．同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出有說服力的正確結(jié)論，只憑一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出結(jié)論是不科學(xué)的．
故答案為：（1）0.5； 66.7；由于使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重（克服摩擦力）做功；
（2）不能．兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼沒有掛在同一位置，同時(shí)改變兩組條件，數(shù)據(jù)不宜直接比較（或僅根據(jù)一次對比實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論是不可靠的）．
點(diǎn)評：（1）機(jī)械效率的計(jì)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．本題中，還要學(xué)會分析產(chǎn)生額外功的主要原因．
（2）在類似的實(shí)驗(yàn)中，是否合理運(yùn)用了控制變量法或是否進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)來最終歸納可靠結(jié)論，是我們對一個實(shí)驗(yàn)的結(jié)論可靠與否進(jìn)行評價(jià)的重要指標(biāo)，值得我們重點(diǎn)關(guān)注．