Question

測量杠桿的機械效率
用如圖所示的裝置實驗，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使杠桿下面的鉤碼緩慢上升．
（1）實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數F為______N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機械效率為______%．請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：______．
（2）為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，一位同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數據：

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

如果僅就表中數據，能否得出：“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的結論，并簡要說出依據？答：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）對彈簧測力計進行讀數時，需看清彈簧測力計的分度值，然后根據指針位置進行讀數．
在實驗中，彈簧測力計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；杠桿的機械效率可以根據公式η=×100%來計算．
（2）通過探究實驗來得出結論時，應進行多次實驗，分析多組數據，同時，分析機械效率的影響因素也應采取控制變量法，這樣才能得出正確結論．根據這一思路來對最后的問題做出判斷．
解答：解：（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值是0.1N，所以它的示數是0.5N．
在實驗過程中，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，
所以杠桿的機械效率是：η=×100%=×100%=66.7%．
在本實驗中，克服杠桿自重做功和克服摩擦力做功是產生額外功的主要原因．
（2）分析機械效率的影響因素應采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關系時，應保持位置不變，而實驗中，兩次鉤碼懸掛的位置是不同的．同時，還應進行多次實驗，分析多組數據，才能得出有說服力的正確結論，只憑一次實驗數據做出結論是不科學的．
故答案為：（1）0.5； 66.7；由于使用杠桿時需要克服杠桿自重（克服摩擦力）做功；
（2）不能．兩次實驗時，鉤碼沒有掛在同一位置，同時改變兩組條件，數據不宜直接比較（或僅根據一次對比實驗所得結論是不可靠的）．
點評：（1）機械效率的計算是同學們應該掌握的基本技能，關鍵是搞清楚有用功和總功，一般來說，使用機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，還要學會分析產生額外功的主要原因．
（2）在類似的實驗中，是否合理運用了控制變量法或是否進行了多次實驗來最終歸納可靠結論，是我們對一個實驗的結論可靠與否進行評價的重要指標，值得我們重點關注．