Question

用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为

 

N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为

 

%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：

 

；
（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据：

次数	钩码 悬挂点	钩码总量 G/N	钩码移动距离 h/m	拉力 F/N	测力计移动距离 s/m	机械效率 η%
1	A点	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B	2.0	0.15	1.2	0.30

将表格中的空白处补充完整．
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：

 

；
请简要说明两条理由：①

 

；②

 

．

Answer 1

分析：（1）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，正确读数；根据公式进行计算：W_有=Gh，W_总=Fs，η=

W有用

W总

×100%；额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功；
（2）已知钩码重力、拉力、钩码移动的距离和弹簧测力计移动的距离，可以得到此时杠杆的机械效率；
通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论；分析机械效率的影响因素采取控制变量法．

解答：解：
（1）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，指针超过5个小格，示数为0.5N；
用杠杆提起货物，对货物做的功是有用功，W_有=Gh=1N×0.1m=0.1J，
用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功是总功，W_总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J．
∴杠杆的机械效率：η=

W有用

W总

=

0.1J

0.15J

×100%≈66.7%；
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功．（答案不唯一）
（2）在B点悬挂钩码时，机械效率为η′=

W有用

W总

=

Gh

Fs

=

2.0N×0.15m

1.2N×0.3m

×100%≈83%；
分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变；应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论．只凭一次实验数据做出结论是不科学的．
故答案为：
（1）0.5；66.7；由于使用杠杆时需要克服杠杆自重做功；
（2）83%；不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的．

点评：解答此类问题，需要做到：（1）能正确使用弹簧测力计；（2）能计算有用功、总功、额外功、机械效率；（3）正确分析额外功的原因，如何提高机械效率；（4）用控制变量法研究机械效率的影响因素．