Question

小红学过“机械效率”后，产生了一个疑问：“机械的机械效率越高是否越省力？”针对这个问题，小红借了一个弹簧测力计，利用家中“案板”和茶杯做了以下实验（如图）：
A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G．
B．用“案板”作斜面，如图所示．把这只茶杯通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水的杯子匀速拉上斜面．
C．分别测出拉力F，杯子移动的距离s和升高的高度h
D．改变斜面的高度，做四次实验，记录实验数据如下表：

	一	二	三	四
重力G/N	5	5	5	5
升高h/m	0.1	0.15	0.2	0.25
有用功W有用/J	0.5	0.75	1	1.25
拉力F/N	1.6	2.2	2.7	3.1
移动距离s/m	0.5	0.5	0.5	0.5
总功W总功/J	0.8	1.1	1.35	1.55
机械效率η	0.625	0.68	0.74	0.81

（1）计算并将数据填入表中四个空格．
（2）小红的疑问是否得到了解决？分析实验数据，能得出什么结论？

Answer 1

分析：（1）有用功、总功、机械效率，分别用公式W_有用=Gh、W_总=Fs、η=

W有用

W总

求出；
（2）分析表中第5、8两行，可以解决小红的疑问，并且发现机械效率越高，拉力越大；

解答：解：（1）有用功W_有用=Gh=5N×0.1m=0.5J，
总功W_总=FS=1.6N×0.5m=0.8J，
机械效率 η₁=

W有用

W总

=

0.5J

0.8J

=62.5%；机械效率 η₃=

W有用

W总

=

1J

1.35J

≈74%；
数据如下表：

	一	二	三	四
重力G/N
升高h/m
有用功W有用/J	0.5
拉力F/N
移动距离s/m
总功W总功/J	0.8
机械效率η	0.625		0.74

（2）分析表中第5行的拉力F与第8行的机械效率可以看出，在重物与移动距离相同的情况下，机械效率逐渐增大，拉力F也在逐渐增大，因此，小红的疑问得到了解决；得到的结论是：斜面的机械效率越高，越不省力．
故答案为：（1）见上表；
（2）小红的疑问得到了解决；结论是：斜面的机械效率越高，越不省力．

点评：（1）在机械效率相关的实验中，主要考查有用功、总功、机械效率的求法，熟练运用公式可顺利解决；
（2）采用控制变量法研究的实验，在归纳结论时，一定要看清相同因素和不同因素，一般是在（相同因素）相同时，物理量与（不同因素）有关．