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.

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  • 解题思路:(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=W有用W总×100%来计算.(2)根据W有用=Gh计算有用功;根据W总=Fs计算总功;根据η=W有用W总=GhFs计算机械效率.(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.

    (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:W有用=Gh=1.0N×0.1m=0.1J,

    总功:W=Fs=0.5N×0.3m=0.15J,

    所以杠杆的机械效率是:η=

    W有用

    W总×100%=[0.1J/0.15J]×100%=66.7%.

    利用杠杆提升物体时,克服摩擦以及杠杆自重做的功都是额外功.

    (2)根据表中第一次实验数据可知,W总1=F1s1=0.7N×0.3m=0.21J;

    根据表中第二次实验数据可知,W有用2=G2h2=2N×0.15m=0.3J;

    第二次实验中,杠杆的机械效率:η2=

    W有用2

    W总2×100%=[0.3J/0.36J]×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)0.5; 66.7;①摩擦;②杠杆自重;(2)0.21;0.3;83.3;(3)不能;两次实验时钩码没有挂在同一位置,仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的.

    点评:

    本题考点: 杠杆机械效率的测量实验.

    考点点评: 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.本题中,还要学会分析产生额外功的主要原因.

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