Question

20．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，测力计的示数为F，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计移动距离为s，则杠杆的机械效率的表达式为η=$\frac{Gh}{Fs}$（用上述测量量表示）．
（2）为了进一步研究杠杆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/%
1	A点	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B点	2.0	0.15	1.2	0.30

根据表中数据，请你填上表中所缺数据：
（3）由表中数据，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；理由：两次实验时钩码没有挂在同一位置（说出一条即可）

Answer 1

分析 （1）（2）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，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；
（3）通过探究实验来得出结论时，应进行多次实验，分析多组数据，同时，分析机械效率的影响因素也应采取控制变量法，这样才能得出正确结论，根据这一思路来对最后的问题做出判断．

解答 解：
（1）由图可知，在实验中的有用功为：W_有用=Gh，总功为：W_总=Fs，
所以杠杆的机械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$；
（2）第2次实验的机械效率为：：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.15m}{1.2N×0.3m}$×100%≈83.3%；
（3）分析机械效率的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持钩码所挂位置不变，而实验中，两次钩码悬挂的位置是不同的；同时，还应进行多次实验，分析多组数据，才能得出有说服力的正确结论，只凭一次实验数据做出结论是不科学的．
故答案为：（1）η=$\frac{Gh}{Fs}$；（2）83.3%；（3）不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置．

点评 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．