某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中。小敏用如图1所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动...
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某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中。
小敏用如图1所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动*簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
(1)实验中,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时,C点上升了30cm,则杠杆的机械效率为________%。
(2)实验中若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是________。
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至B,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
小王用如图2所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴,不计摩擦。实验时,给B端施加竖直向下的力,使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。(图中杠杆为质量分布均匀的直棒)
下表是提升物体时采集到的数据:
实验序号 | 物重G(N) | 拉力(N) | A端上升的高度h/m | B端下降的竖直距离s/m | 杠杆的效率 |
① | 2 | 5 | 0.04 | 0.02 | |
② | 4 | 9 | 0.04 | 0.02 | 89% |
③ | 2 | 5 | 0.06 | 0.03 | 80% |
④ | 6 | 13 | 0.04 | 0.02 | 92% |
(1)第①组实验中,杠杆的机械效率为________。
(2)由________三组实验,可以初步得出的结论:相同的杠杆,提升的物体越重效率越高。
(3)该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重,分析实验数据可知道杠杆的自重为________N。
【回答】
小敏:(1)0.5;66.7;(2)杠杆的重力;(3)变大;小王:(1)80%;(2)①②④;(3)2。
【解析】小敏:(1)由图可知,*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=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%;(2)有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定说明有用功一定,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力;(3)钩码的悬挂点在A点时,由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB;悬挂点移至B点时,由杠杠的平衡条件得G•OB=F•OC,经对比发现,由OA到OB力臂变大,所以拉力F也变大,如果仍使钩码提升相同的高度,那么杠杆提升的高度就会减小,额外功减小,因此杠杆的机械效率变大。小王:(1)第①组实验中,杠杆的机械效率可以根据公式η===×100%=80%;(2)实验选用的是同一滑轮组,动滑轮的重力不变;由表中①②④三组实验数据可知,同一滑轮组提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高,所以同一滑轮组的机械效率主要与提起物体的重力有关;(3)分析第①组实验中,可知AO=20B,杠杆的重心到支点的距离为(0.4m+0.2m)﹣0.2m=0.1m,根据杠杆的平衡条件得,G×AO+G杆×CO=F×OB,即2N×0.4m+G杆×0.1m=5N×0.2m,所以杠杆的自重G杆=2N。
知识点:机械效率
题型:实验,探究题
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