Question

20．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率．實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升．
（1）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，鉤碼總重為G，鉤碼上升高度為h，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離為s，則杠桿的機(jī)械效率的表達(dá)式為η=$\frac{Gh}{Fs}$（用上述測(cè)量量表示）．
（2）為了進(jìn)一步研究杠桿機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn)，測(cè)量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：

次數(shù)	鉤碼懸掛點(diǎn)	鉤碼總重G/N	鉤碼移動(dòng)距離h/m	拉力F/N	測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m	機(jī)械效率η/%
1	A點(diǎn)	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B點(diǎn)	2.0	0.15	1.2	0.30

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)你填上表中所缺數(shù)據(jù)：
（3）由表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：不能；理由：兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼沒有掛在同一位置（說(shuō)出一條即可）

Answer 1

分析 （1）（2）在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，杠桿的機(jī)械效率可以根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$來(lái)計(jì)算；
（3）通過探究實(shí)驗(yàn)來(lái)得出結(jié)論時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，分析多組數(shù)據(jù)，同時(shí)，分析機(jī)械效率的影響因素也應(yīng)采取控制變量法，這樣才能得出正確結(jié)論，根據(jù)這一思路來(lái)對(duì)最后的問題做出判斷．

解答 解：
（1）由圖可知，在實(shí)驗(yàn)中的有用功為：W_有用=Gh，總功為：W_總=Fs，
所以杠桿的機(jī)械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$；
（2）第2次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為：：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.15m}{1.2N×0.3m}$×100%≈83.3%；
（3）分析機(jī)械效率的影響因素應(yīng)采取控制變量法，研究提起的物重和機(jī)械效率的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持鉤碼所掛位置不變，而實(shí)驗(yàn)中，兩次鉤碼懸掛的位置是不同的；同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出有說(shuō)服力的正確結(jié)論，只憑一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出結(jié)論是不科學(xué)的．
故答案為：（1）η=$\frac{Gh}{Fs}$；（2）83.3%；（3）不能；兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼沒有掛在同一位置．

點(diǎn)評(píng) 機(jī)械效率的計(jì)算是同學(xué)們應(yīng)該掌握的基本技能，關(guān)鍵是搞清楚有用功和總功，一般來(lái)說(shuō)，使用機(jī)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．