問題詳情:
某小組同學在用槓桿測定機械效率的實驗中。
小敏用如圖1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0.1m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”)。
小王用如圖2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端下降的豎直距離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】
小敏:(1)0.5;66.7;(2)槓桿的重力;(3)變大;小王:(1)80%;(2)①②④;(3)2。
【解析】小敏:(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:W有=Gh=1.0N×0.1m=0.1J,總功是:W總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J,所以槓桿的機械效率是:η=×100%=×100%≈66.7%;(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點時,由槓槓的平衡條件得G•OA=F•OB;懸掛點移至B點時,由槓槓的平衡條件得G•OB=F•OC,經對比發現,由OA到OB力臂變大,所以拉力F也變大,如果仍使鉤碼提升相同的高度,那麼槓桿提升的高度就會減小,額外功減小,因此槓桿的機械效率變大。小王:(1)第①組實驗中,槓桿的機械效率可以根據公式η===×100%=80%;(2)實驗選用的是同一滑輪組,動滑輪的重力不變;由表中①②④三組實驗數據可知,同一滑輪組提起的物體越重,滑輪組的機械效率越高,所以同一滑輪組的機械效率主要與提起物體的重力有關;(3)分析第①組實驗中,可知AO=20B,槓桿的重心到支點的距離爲(0.4m+0.2m)﹣0.2m=0.1m,根據槓桿的平衡條件得,G×AO+G杆×CO=F×OB,即2N×0.4m+G杆×0.1m=5N×0.2m,所以槓桿的自重G杆=2N。
知識點:機械效率
題型:實驗,探究題