山東冠縣廣宇中英文中學(xué)劉慶祝一、探究杠桿的機(jī)械效率例1（2011廣東）某實(shí)驗(yàn)小組借助圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率物理機(jī)械效率η怎么讀，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的O點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；②豎直向下帶動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)平緩勻速上升（保持0點(diǎn)位置不變），在此過程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，借助刻度尺分別測(cè)出A．B兩點(diǎn)上升的高度為hh1．2回答下述問題：（1）杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=。（用已知或檢測(cè)的化學(xué)量符號(hào)表示）（2）本次實(shí)驗(yàn)中，若提高的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要誘因是：（3）若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提高相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。解析：（1）杠桿的機(jī)械效率：。（2）假如沒有額外功，則機(jī)械的效率為100%。所以在有用功一定時(shí)，額外功的大小決定了機(jī)械效率大小。本題中，提高的鉤碼的同時(shí)，我們不得不提高杠桿，提高杠桿做的功就是額外功，因而杠桿自身的重力是影響杠桿機(jī)械效率的主要誘因。
，，，法判定杠桿機(jī)械效率的變化。我們換一種思路：總功等于有用功與額外功之和，有用功不變，只要判定額外功的變化即可。題目中告訴我們，O、B位置不變，因?yàn)镃比A離支點(diǎn)O遠(yuǎn)，所以將鉤碼提高相同的高度，杠桿重心下降的高度將變小，即額外功變小，由公式可知，在一定時(shí)，Ｗ額外越小，機(jī)械效率越大。答案：（1）（2）杠桿自身的重力（3）變大反?。簷C(jī)械效率具“可變性”。由可知，假如該機(jī)械的額外功（Ｗ額外）一定，有用功（）越大，機(jī)械效率越大。為此，降低物重能減小機(jī)械效率。由前面的公式還可以曉得：當(dāng)有用功一定時(shí)，額外功越小，則機(jī)械功率越大。因而設(shè)法減少額外功可以增強(qiáng)機(jī)械功率。如減少機(jī)械本身的重量，加潤滑油以降低磨擦，都可以不同程度地降低額外功，增強(qiáng)機(jī)械效率。二、探究滑車架的機(jī)械效率例2（2011安徽）在“探究有什么誘因影響滑車架的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，某小組借助圖2所示裝置測(cè)得了四組數(shù)據(jù)，如下表所示。實(shí)驗(yàn)鉤碼重鉤碼上升的高彈簧測(cè)力計(jì)彈簧測(cè)力計(jì)聯(lián)通次數(shù)G/N度h/cm示數(shù)F/N的距離s/．．．．230（1）前三次實(shí)驗(yàn)中，第次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯著出現(xiàn)錯(cuò)誤，應(yīng)該剔除。
3效率與是否有關(guān)。解析：（1）要發(fā)覺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤，首先要觀察數(shù)據(jù)中的相同和不同，找出數(shù)據(jù)變化的規(guī)律?？梢钥闯觯瑥椈蓽y(cè)力計(jì)聯(lián)通的距離隨鉤碼上升的高度而變化，并且彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離是鉤碼上升高度的三倍，只有第三次數(shù)據(jù)例外。觀察圖2，吊起動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)是3，故彈簧測(cè)力計(jì)聯(lián)通的距離應(yīng)當(dāng)是鉤碼上升高度的3倍，這也能說明第三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。（2）第四次實(shí)驗(yàn)中，滑車架的機(jī)械效率（3）觀察四次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)保持鉤碼重不變，而改變了鉤碼上升的高度，所以實(shí)驗(yàn)的目的是為了探究滑車架的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度是否有關(guān)。反?。夯嚰苤?，吊起動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n是一個(gè)十分重要的數(shù)據(jù)。這兒有三個(gè)常用關(guān)系式：（s是彈簧測(cè)力計(jì)聯(lián)通的距離，h是鉤碼上升高度）（不用刻度尺測(cè)距離也能估算機(jī)械效率）三、探究斜面的機(jī)械效率例3（2011廣州）在廣州港碼頭，小華見到工人借助斜面把貨物推到車上，聯(lián)想到上物理課時(shí)老師講過的知識(shí)，小華想探究斜面的機(jī)械效率可能與什么誘因有關(guān)？小華提出了以下的推測(cè)：A．斜面的機(jī)械效率可能與物體的重力有關(guān)。
B．斜面的機(jī)械效率可能與斜面的傾斜程度有關(guān)。小華朋友為了否認(rèn)自己的推測(cè)是否正確，于是他用同一塊木板組成如圖3所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)斜面傾物塊重量斜面高度沿斜面拉斜面長有用功總功斜面的機(jī)次數(shù)角θG/Nh/m力F/NS/mW/JW/J械效率總3005．00．64．21．23．05．03003．00．62．51．21．860%4503．00．82．81．22．43．471%（1）在實(shí)驗(yàn)操作過程中，應(yīng)沿斜面向下帶動(dòng)鐵塊；實(shí)驗(yàn)時(shí)要使木板的傾斜角變大，應(yīng)當(dāng)把木板下邊的鐵塊向聯(lián)通（填“左”或“右”）。、。（4）不僅小華的推測(cè)以外，請(qǐng)你推測(cè)斜面的機(jī)械效率還可能與（寫出一個(gè)）關(guān)。解析：（1）必須使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體受力才是平衡力，拉力才是一個(gè)確定的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)時(shí)要使木板的傾斜角變大，應(yīng)當(dāng)把木板下邊的鐵塊向左聯(lián)通。（2）依據(jù)機(jī)械效率的公式，容易估算第①次實(shí)驗(yàn)斜面的機(jī)械效率為60%。
（3）對(duì)比實(shí)驗(yàn)①、②，可以看出其它條件相同，只改變了物體的重力；再看數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)斜面的機(jī)械效率相同。條件變了，而結(jié)果不變，說明結(jié)果與改變的條件無關(guān)，即斜面的機(jī)械效率與物體的重力無關(guān)．對(duì)比實(shí)驗(yàn)②、③，看出其它條件相同，只改變了斜面夾角；再看數(shù)據(jù)，發(fā)覺斜面的機(jī)械效率不同，這說明結(jié)果與改變的條件有關(guān)，即斜面的機(jī)械效率與斜面夾角有關(guān)，但是斜面夾角越大，效率越高．（4）導(dǎo)致使用斜面存在額外功的緣由是物體與斜面間有磨擦力，接觸面的粗糙程度影響磨擦力．答案：（1）勻速左（2）603．0（3）A在其它條件相同時(shí)，斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率越高（或大）；或在其它條件相同時(shí)，斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)．（4）物體或斜面的粗糙程度反?。号c斜面效率有關(guān)的公式：；；；依據(jù)，可知物理機(jī)械效率η怎么讀，借助這個(gè)多項(xiàng)式可求物體與斜面間的摩擦力。