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探究杠杆的机械效率实验装置

发布时间:2023-02-19 06:25:23

① 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩

(1)0.5,66.7,由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功
(2)不能,两次实验时钩码没有挂在同一位置,仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。

② 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩

(1)由图可知,弹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:W有用=Gh=1.0N×0.1m=0.1J,
总功:W=Fs=0.5N×0.3m=0.15J,
所以杠杆的机械效率是:η=

W有用
W总
×100%=
0.1J
0.15J
×100%=66.7%.
利用杠杆提升物体时,克服摩擦以及杠杆自重做的功都是额外功.
(2)根据表中第一次实验数据可知,W总1=F1s1=0.7N×0.3m=0.21J;
根据表中第二次实验数据可知,W有用2=G2h2=2N×0.15m=0.3J;
第二次实验中,杠杆的机械效率:η2=
W有用2
W总2
×100%=
0.3J
0.36J
×100%=83.3%;
(3)分析机械效率的影响因素应采取控制变量法,研究提起的物重和机械效率的关系时,应保持钩码所挂位置不变,而实验中,两次钩码悬挂的位置是不同的;
同时,还应进行多次实验,分析多组数据,才能得出有说服力的正确结论,只凭一次实验数据做出结论是不科学的.
故答案为:(1)0.5;66.7;①摩擦;②杠杆自重;(2)0.21;0.3;83.3;(3)不能;两次实验时钩码没有挂在同一位置,仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的.

③ 某实验小组利用图所示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点

(1)有用功为W=Gh1,总功W=Fh2,则机械效率的表达式η=

W有用
W总
×100%=
Gh1
Fh2
×100%.
(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)将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时,根据W=Gh可知:W有用1<W有用2
∵杠杆的自身重力不变,
∴根据W=Gh可知额外功不变,
∵η=
W有用
W总
=
W有用
W有用+W额

∴η2>η1
(4)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C点时,由杠杠的平衡条件得G?OC=F?OB,经对比发现,由OA到OC时力臂变大,所以拉力F也变大,因钩码匀速提高相同高度时则杠杆提升的高度减小,所以根据W=Gh可知额外功减小,因此在有用功相同的条件下,杠杆的机械效率变大,即ηA<ηC
(5)由图可知杠杆的重心不在支点上,杠杆的重力对杠杆转动产生了影响,导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大.
故答案为:(1)
Gh1
Fh2
×100%;(2)杠杆自身的重力;(3)>;(4)<;(5)杠杆自重的影响.

④ 某实验小组利用如图所示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支

(1)有用功为抄W =Gh 1 ,总袭功W =Fh 2 ,则机械效率的表达式η=
W 有
W 总
×100%=
Gh
Fs
×100%.
(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,因此要想提高该杠杆机械效率,需减小杠杆自重.
(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C点时,由杠杠的平衡条件得G?OC=F?OB,经对比发现,由OA到OC力臂变大,所以拉力F也变大,杠杆提升的高度减小,额外功减小,因此杠杆的机械效率变大.
故答案为:(1)
Gh
Fs
×100%;(3)减小杠杆的自重;(4)变大.

⑤ 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时,竖直向上以0.2m/s速度匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长

(1)拉力的功率P=

W
t
=
Fs
t
=Fv=0.5N×0.2m/s=0.1W;
有用功W有用=Gh=1N×0.1m=0.1J;
总功W=Fs=0.5N×0.3m=0.15J,
机械效率η=
W有用
W总
×100%=
0.1J
0.15J
×100%≈66.7%;
(2)根据表中数据,不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论;
理由是:
①分析机械效率的影响因素采取控制变量法,研究提起的物重和机械效率的关系时,应保持钩码悬挂的位置不变;
②应进行多次实验,分析多组数据,才能得出正确结论.只凭一次实验数据做出结论是不科学的.
故答案为:(1)0.1;0.1;66.7;(2)不能;①两次实验时,钩码没有挂在同一位置;②根据一次对比实验所得结论是不可靠的.

⑥ 设计一个实验探究影响杠杆机械效率的因素

器材:一根长一米、重5牛、2牛的两个杠杆,一个20牛的重物和一个弹簧测力计。
试验1.用重力5牛的杠杆一端做支点O,
重物挂在距支点50厘米处A点,弹簧秤向上拉在另一端距支点100厘米处B点。
测试:拉力F为15牛。
计算:W有用=OA*G=0.5×20=10J.
W总=OB*15=1×15=15J.
效率=10/15×100%≈67%.
试验2.用重力5牛的杠杆中点做支点O,
重物挂在左端距支点50厘米处A点,弹簧秤向下拉在另右端距支点50厘米处B点。
测试:拉力F为20牛。
计算:W有用=AO*G=0.5×20=10J.
W总=OB*20=0.5×=10J.
效率=10/10×100%=1.
换用2牛的杠杆做上述相同的试验……。
得出:杠杆的机械效率1.与杠杆的重力有关(重力越大,效率越低);2.与支点的位置有关。

⑦ 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,

(1)在步骤②中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定.
(2)有用功为回W=Gh1,总功答W=Fh2,则机械效率的表达式η=

W有
W总
×100%=
Gh1
Fh2
×100%.
(3)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,重物升高的距离一定,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.
(4)杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆重做额外功,并且W+W=W
设杠杆重心升高的距离为h,则有:Gh1+Gh=Fh2,而G不变,h1不变,G不变,钩码从A点到C点,钩码还升高相同的高度,杠杆上旋的角度减小,杠杆升高的距离h变小,
所以Gh1+Gh变小,所以Fh2也变小;由η=
Gh1
Fh2
可知,杠杆的机械效率变大.
故答案为:(1)匀速竖直向上拉动;(2)
Gh1
Fh2
×100%;(3)杠杆的自重;(4)变大.

⑧ 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩

(1)0.5,66.7%
(2)>
(3)<

⑨ 小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”.实验时,将总重为G的钩码挂在杠杆A处,竖直向上匀速拉

(1)杠杆的机械效率:η=

W有
W总
=
Gh
FS

(2)根据图示可知,将钩码移动到B点时,阻力回和阻答力臂都不变,动力臂减小,由F1L1=F2L2可知,动力将增大,即F′>F;
由于有用功和额外功均不变,则总功也不变,故机械效率不变,即η′=η.
故答案为:
Gh
FS
;>;=.

⑩ 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率,实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩

(1)0.5,66.7% ,杠杆自重(2)不能得出此结论①没有控制重物悬挂点位置不变(或者没有控制变量)②测量次数太少

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