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,使掛在槓桿下面的鉤碼緩緩上升.
(1)實驗中,測力計的示數F爲______N,鉤碼總重G爲1. 0N,鉤碼上升高度h爲0.1 m時,C點上升了30cm,則槓桿的機械效率爲________%.
(2)實驗中若提升的鉤碼重一定,則影響槓桿機械效率的主要因素是______________.
(3)若只將鉤碼的懸掛點由A移至B,仍將鉤碼提升相同的高度,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爲槓桿的轉軸,不計摩擦.實驗時,給B端施加豎直向下的力,使掛在槓桿A端的鉤碼緩緩上升.(圖中槓桿爲質量分佈均勻的直棒)下表是提升物體時採集到的數據:
實驗序號 | 物重G(N) | 拉力(N) | A端上升的高度h/m | B端下降的高度s/m | 槓桿的效率 |
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組實驗中,槓桿的機械效率爲_________.
(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爲_______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)有用功是提升鉤碼所做的功,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;提升的鉤碼重一定說明有用功一定,所以影響槓桿機械效率的主要因素是槓桿自身的重力;
(3)鉤碼的懸掛點在A點移到B點時,O點C點位置不變,仍將鉤碼提升相同高度,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,槓桿的機械效率爲:
(2)根據控制變量法思想,爲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)假設槓桿自重爲G杆,因爲槓桿爲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爲例,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,因爲LOA:LOB =2:1,可以設LOA=2l,LOB= l,又所以可推知該重心O′到O的距離爲0.5 l,則LO′O:LOB=0.5 l:l=1:2,根據幾何關係可知重心O′垂直上升高度爲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