Question

3．用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率．實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升．
（1）實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為0.5N，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66.7%（保留一位小數(shù)）．請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：由于使用杠桿時需要克服杠桿自重（克服摩擦力）等做功．
（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(shù)據(jù)：

次數(shù)	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%

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，不能得出“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？理由：①兩次實驗時，鉤碼沒有掛在同一位置；②根據(jù)一次對比實驗所得結論是不可靠的．
若將同一重物先后掛在A、B兩個懸掛點，提升相同高度，測得杠桿機械效率分別為η_A、η_B，則η_A＜η_B（填＜/=/＞）．

Answer 1

分析 （1）由彈簧測力計讀出拉力的大小，注意分度值；先計算出有用功（W_有用=Gh）和總功（W_總=Fs）；再由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$算出機械效率；由額外功產(chǎn)生的原因解答；
（2）通過探究實驗時，應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結論；分析機械效率的影響因素采取控制變量法；將鉤碼的懸掛點從A點移至B點，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度減小，克服杠桿重做功減小，有用功不變，額外功減小，總功減小，機械效率增大．．

解答 解：（1）彈簧測力計的分度值是0.1N，讀數(shù)是：0.5N；
有用功為：W_有用=Gh=1N×0.1m=0.1J；
總功為：W_總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J；
則機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.1J}{0.15J}$≈66.7%；
因為杠桿自身有重力，提升物體的同時也要提升杠桿，即克服杠桿自重做功，就有了額外功；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，不能得出“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；
理由是：
①分析機械效率的影響因素采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關系時，應保持鉤碼懸掛的位置不變；
②應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結論．只憑一次實驗數(shù)據(jù)做出結論是不科學的．
鉤碼從A點到B點，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度減小，杠桿升高的距離h變小，所以Gh₁+G_杠h變小，所以Fh₂也變�。�根據(jù)η=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%，分母變小，分子不變，所以η變大，即η_A＜η_B．
故答案是：（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）等做功；（2）①兩次實驗時，鉤碼沒有掛在同一位置；②根據(jù)一次對比實驗所得結論是不可靠的；＜．

點評 此題主要考查的是學生對有用功、總功、額外功、機械效率計算公式的理解和掌握，同時考查根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析實驗結論的能力．