Question

小紅學過“機械效率”后，產生了一個疑問：“機械的機械效率越高是否越省力？”針對這個問題，小紅借了一個彈簧測力計，利用家中“案板”和茶杯做了以下實驗（如圖）：
A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入適量的水，用彈簧測力計測得杯子和水的重力G．
B．用“案板”作斜面，如圖所示．把這只茶杯通過細繩與彈簧測力計連接，拉動彈簧測力計，把盛水的杯子勻速拉上斜面．
C．分別測出拉力F，杯子移動的距離s和升高的高度h
D．改變斜面的高度，做四次實驗，記錄實驗數據如下表：

	一	二	三	四
重力G/N	5	5	5	5
升高h/m	0.1	0.15	0.2	0.25
有用功W有用/J	0.5	0.75	1	1.25
拉力F/N	1.6	2.2	2.7	3.1
移動距離s/m	0.5	0.5	0.5	0.5
總功W總功/J	0.8	1.1	1.35	1.55
機械效率η	0.625	0.68	0.74	0.81

（1）計算并將數據填入表中四個空格．
（2）小紅的疑問是否得到了解決？分析實驗數據，能得出什么結論？

Answer 1

分析：（1）有用功、總功、機械效率，分別用公式W_有用=Gh、W_總=Fs、η=

W有用

W總

求出；
（2）分析表中第5、8兩行，可以解決小紅的疑問，并且發現機械效率越高，拉力越大；

解答：解：（1）有用功W_有用=Gh=5N×0.1m=0.5J，
總功W_總=FS=1.6N×0.5m=0.8J，
機械效率 η₁=

W有用

W總

=

0.5J

0.8J

=62.5%；機械效率 η₃=

W有用

W總

=

1J

1.35J

≈74%；
數據如下表：

	一	二	三	四
重力G/N
升高h/m
有用功W有用/J	0.5
拉力F/N
移動距離s/m
總功W總功/J	0.8
機械效率η	0.625		0.74

（2）分析表中第5行的拉力F與第8行的機械效率可以看出，在重物與移動距離相同的情況下，機械效率逐漸增大，拉力F也在逐漸增大，因此，小紅的疑問得到了解決；得到的結論是：斜面的機械效率越高，越不省力．
故答案為：（1）見上表；
（2）小紅的疑問得到了解決；結論是：斜面的機械效率越高，越不省力．

點評：（1）在機械效率相關的實驗中，主要考查有用功、總功、機械效率的求法，熟練運用公式可順利解決；
（2）采用控制變量法研究的實驗，在歸納結論時，一定要看清相同因素和不同因素，一般是在（相同因素）相同時，物理量與（不同因素）有關．