Question

测量杠杆的机械效率
用如图所示的装置实验，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆下面的钩码缓慢上升．
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为______N，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______%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：______．
（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/%
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

如果仅就表中数据，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，并简要说出依据？答：______．

Answer 1

【答案】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，弹簧测力计的拉力做的功是总功，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=×100%来计算．
（2）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，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_有用=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=×100%=×100%=66.7%．
在本实验中，克服杠杆自重做功和克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因．
（2）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）0.5； 66.7；由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）做功；
（2）不能．两次实验时，钩码没有挂在同一位置，同时改变两组条件，数据不宜直接比较（或仅根据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．本题中，还要学会分析产生额外功的主要原因．
（2）在类似的实验中，是否合理运用了控制变量法或是否进行了多次实验来最终归纳可靠结论，是我们对一个实验的结论可靠与否进行评价的重要指标，值得我们重点关注．