某小組同學在用槓桿測定機械效率的實驗中（一）小敏用如圖所示的實驗裝置測定槓桿的機械效率．實驗時，豎直向上勻速拉...

問題詳情：

某小組同學在用槓桿測定機械效率的實驗中

（一）小敏用如圖所示的實驗裝置測定槓桿的機械效率．實驗時，豎直向上勻速拉動*簧測力計，使掛在槓桿下面的鈎碼緩緩上升．

（1）實驗中，測力計的示數F為______N，鈎碼總重G為1. 0N，鈎碼上升高度h為0.1 m時，C點上升了30cm，則槓桿的機械效率為________%．

（2）實驗中若提升的鈎碼重一定，則影響槓桿機械效率的主要因素是______________．

（3）若只將鈎碼的懸掛點由A移至B，仍將鈎碼提升相同的高度，則槓桿的機械效率將_________（選填“變大”、“變小”或“不變”） ．

（二）小王用如圖所示的另一實驗裝置測量槓桿的機械效率．O為槓桿的轉軸，不計摩擦．實驗時，給B端施加豎直向下的力，使掛在槓桿A端的鈎碼緩緩上升．（圖中槓桿為質量分佈均勻的直棒）下表是提升物體時採集到的數據:

（1）第①組實驗中，槓桿的機械效率為_________．

（2）由________三組實驗，可以初步得出的結論:相同的槓桿，提升的物體越重效率越高．

（3）該實驗中槓桿的效率總小於100%的原因是槓桿有自重，分析實驗數據可知道槓桿的自重為_______N．

【回答】

0.5    66.7%    槓桿的重力    變大    80%    1、2、4    2   

【詳解】

（一）（1）由圖可知，*簧測力計的分度值是0.1N，所以它的示數是0.5N．在實驗過程中，有用功是：，總功是：，所以槓桿的機械效率是：；

（2）有用功是提升鈎碼所做的功，額外功主要是克服槓桿重力做的功，影響機械效率的因素主要是有用功和總功所佔的比例；提升的鈎碼重一定説明有用功一定，所以影響槓桿機械效率的主要因素是槓桿自身的重力；

（3）鈎碼的懸掛點在A點移到B點時，O點C點位置不變，仍將鈎碼提升相同高度，有用功不變；額外功是提升槓桿做的功，懸掛點A移到B後槓桿實際提升高度變小，所以額外功變小，總功變小，因此槓桿的機械效率變大．

（二）（1）第①組實驗中，槓桿的機械效率為:

（2）根據控制變量法思想，為了比較同一槓桿在提升物體時機械效率與物重大小的關係，應保持物重大小不同，但提升物體高度必須相同的三組實驗進行比較，所以只有1、2、4三組實驗符合題意；

（3）假設槓桿自重為G杆，因為槓桿為質量分佈均勻的直棒，所以它重心O′在杆的幾何中心處，則以第三組實驗數據為例，W有=G物hA=2N×0.06m=0.12J，W總=FhB=5N×0.03m=0.15J，W額=W總-W有=0.15J-0.12J=0.03J；

根據OA與OB所在的兩個三角形相似的幾何關係可知LOA：LOB=hA:hB=2:1，，所以其重心在杆的中點位置處，因為LOA：LOB =2:1，可以設LOA=2l，LOB= l，又所以可推知該重心O′到O的距離為0.5 l，則LO′O：LOB=0.5 l：l=1:2，根據幾何關係可知重心O′垂直上升高度為B下降高度的一半即0.015m，則W額=0.015m×G杆=0.03J，所以G杆=2N；

知識點：機械效率

題型：實驗,探究題