Question

14．用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率．實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升．實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置測力計的示數(shù)F=0.5N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機械效率為66.7%．若只將鉤碼的懸掛點由A移至B，O、C位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 機械效率就是有用功除以總功．對于杠桿來說，總功就是手用的力所做的功，有用功就是重物被提高所做的功．而且對于杠桿來說，動力臂是阻力臂的幾倍，動力移動的距離就是阻力移動距離的幾倍．

解答 解：
（1）在實驗過程中，有用功是：W_有用=Gh=1.0N×0.1m=0.1J，
總功是：W_總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，
所以杠桿的機械效率是：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.1J}{0.15J}$×100%=66.7%．
（2）將鉤碼的懸掛點由A移至B，O、C位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，有用功不變；
由于額外功是提升杠桿所做的功，懸掛點由A移至B后，杠桿實際提升的高度變小，所以額外功也變小，則總功變小，所以杠桿的機械效率將變大．
故答案為：66.7%；變大．

點評 （1）機械效率的計算是同學們應該掌握的基本技能，關鍵是搞清楚有用功和總功，一般來說，使用機械所用外力做的功是總功，而克服提升重物重力做的功是有用功．
（2）在類似的實驗中，合理運用了控制變量法，有助于解答．