题目内容

3.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0.5N,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66.7%(保留一位小数).请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功.
(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,测量并计算得到下表所示的两组数据:
次数钩码
悬挂点
钩码总重
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
1A点1.50.100.70.3071.4%
2B点2.00.151.20.3083.3%
根据表中数据,不能得出“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?理由:①两次实验时,钩码没有挂在同一位置;②根据一次对比实验所得结论是不可靠的.
若将同一重物先后挂在A、B两个悬挂点,提升相同高度,测得杠杆机械效率分别为ηA、ηB,则ηA<ηB(填</=/>).

分析 (1)由弹簧测力计读出拉力的大小,注意分度值;先计算出有用功(W有用=Gh)和总功(W总=Fs);再由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$算出机械效率;由额外功产生的原因解答;
(2)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;将钩码的悬挂点从A点移至B点,钩码还升高相同的高度,杠杆上旋的角度减小,克服杠杆重做功减小,有用功不变,额外功减小,总功减小,机械效率增大..

解答 解:(1)弹簧测力计的分度值是0.1N,读数是:0.5N;
有用功为:W有用=Gh=1N×0.1m=0.1J;
总功为:W总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J;
则机械效率为:η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.1J}{0.15J}$≈66.7%;
因为杠杆自身有重力,提升物体的同时也要提升杠杆,即克服杠杆自重做功,就有了额外功;
(2)根据表中数据,不能得出“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;
理由是:
①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,应保持钩码悬挂的位置不变;
②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.
钩码从A点到B点,钩码还升高相同的高度,杠杆上旋的角度减小,杠杆升高的距离h变小,所以Gh1+G杠h变小,所以Fh2也变小.根据η=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%,分母变小,分子不变,所以η变大,即ηA<ηB.
故答案是:(1)0.5;66.7%;由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功;(2)①两次实验时,钩码没有挂在同一位置;②根据一次对比实验所得结论是不可靠的;<.

点评 此题主要考查的是学生对有用功、总功、额外功、机械效率计算公式的理解和掌握,同时考查根据实验数据分析实验结论的能力.

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