Question

13．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，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%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功．
（2）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/%
1	A点	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B点	2.0	0.15	1.2	0.30	83.3

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：不能；请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②一次对比实验所得结论是不可靠的．

Answer 1

分析 （1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数；
在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$来计算；
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功．
（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．

解答 解：
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N．
在实验过程中，有用功是：W_有=Gh=1.0N×0.1m=0.1J，
总功是：W_总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，
所以杠杆的机械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{1N×0.1m}{0.5N×0.3m}$×100%=66.7%；
利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功．
（2）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，应保持钩码的位置不变；
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．
故答案是：（1）0.5； 66.7；克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功；（2）不能；①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②一次对比实验所得结论是不可靠的．

点评 （1）机械效率的计算是同学们应该掌握的基本技能，关键是搞清楚有用功和总功，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功；
（2）能正确分析额外功的原因，如何提高机械效率．以及用控制变量法研究机械效率的影响因素．