Question

小红同学用如图所示的两种机械做了探究“使用机械是否能省功”的实验，得到下表中的数据．

次数	使用机械	钩码重/N	钩码上升的距离/m	弹簧测力计的示数/N	弹簧测力计作用点移动距离/m	W有用功/J	W总/J
1	动滑轮	1	0.10	0.6	0.20	0.10	0.12
2	动滑轮	2	0.20	1.1	0.40	1.40	0.44
3	杠杆	1	0.05	0.4	0.15		0.06
4	杠杆	2	0.10	0.7	0.30	0.20	0.21

（1）第3次实验中使用杠杆提升钩码时所做的有用功是

0.05

J，机械效率是

83.3%

（保留一位小数）．
（2）总结4次实验可初步得出的结论是

使用机械不能省功

．
（3）既然在使用机械时有如上的结论，为什么还要使用机械？请从表中的数据举例加以说明．

使用机械可以达到省力的目的．如：第一次实验中，使用动滑轮提升钩码，钩码重1N，而绳子自由端的拉力为0.6N

．
（4）分析实验1、2的数据还可初步得出有关动滑轮机械效率的结论是：

使用动滑轮，提升的钩码越重，机械效率越高

．

Answer 1

分析：（1）第3次实验中使用杠杆提升钩码时所做的有用功可用Gh计算，计算的有用功与总功的百分比就是机械效率；
（2）通过4次实验计算出的有用功和总功的大小比较就可初步得出实验的结论；
（3）可以根据表格数据说明，使用机械虽然不省功但可以省力；
（4）实验1、2的数据还可以看出物体的重力大小能够影响机械效率的高低．

解答：解：（1）W_有用=Gh=1N×0.05m=0.05J，
         η=

w有用

W总

=

0.05J

0.06J

=83.3%．
（2）通过4次实验可以看出无论是使用滑轮还是使用杠杆，总功总是大于有用功，也就是说明不管使用什么机械都不会省功．
（3）在第一次实验中钩码重1N，使用动滑轮后绳子自由端拉力为0.6N，由此可说明使用机械虽然不省功但可以省力．
（4）实验1中：η₁=

W有用1

W总1

=

0.10J

0.12J

=83.3%，
 实验2中：η₂=

W有用2

W总2

=

0.4J

0.44J

=90.9%，通过计算两次实验机械效率并对比两次钩码的重，可以看出：使用动滑轮时，提升的钩码越重，机械效率越高．
故答案为：（1）0.05、83.3%；（2）使用任何机械都不能省功；
（3）使用机械可以达到省力的目的．如：第一次实验中，使用动滑轮提升钩码，钩码重1N，而绳子自由端的拉力为0.6N；
（4）使用动滑轮，提升的钩码越重，机械效率越高．

点评：本题考查功的原理，使用任何机械都不能省功，要么省力，要么省距离．而且，使用机械之后，不仅不能省功，反倒要多做功，也就是多做一部分额外功，这就导致用了机械比不用机械时，机械效率更低．