簡(jiǎn)單機(jī)械是日常生活、生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的工具，而探究簡(jiǎn)單機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)題也是歷年各地中考試卷中不可或缺的內(nèi)容。在初中物理中經(jīng)常涉及到的簡(jiǎn)單機(jī)械主要有滑輪組、杠桿和斜面，下面筆者就近二年出現(xiàn)的之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究題與大家共同分享。

　　1．探究滑輪組的機(jī)械效率

　　例1（2010·安順）在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用如圖1所示的同一滑輪組分別做了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

　　（1）寫出表中標(biāo)有編號(hào)①、②和③的空格處的數(shù)據(jù)？

　?。?SPAN>2）在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)該怎樣拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)？

　?。?SPAN>3）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同一滑輪組的機(jī)械效率主要與什么因素有關(guān)？為什么？

　　（4）不同滑輪組的機(jī)械效率又與其它哪些因素有關(guān)呢？（列舉一例）

　　分析：（1）由第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，鉤碼重G_２＝4Ｎ鉤碼上升的距離為h_２＝5cm=0．05m，因此做的有用功為W_有2＝Ｇ_２h_２＝4Ｎ×0．05m=0．2J；彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即拉力的大小為Ｆ_２＝1．5Ｎ，拉力移動(dòng)的距離為Ｓ_２＝15cm0．15m。因此做的總功為Ｗ_總2＝F_２S_２＝1．5N×0．15m＝0．225J，因此在第二次的實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率為η＝％=％=88．9％。由圖可知，在第三次實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為Ｆ_３＝2．2Ｎ，由于動(dòng)滑輪有三股繩子承擔(dān)，因此拉力移動(dòng)的距離（S_３），應(yīng)該是鉤碼上升的高度（h₃＝10cm）的三倍,即Ｓ_３＝nh₃＝3×10cm＝30cm。

　?。?SPAN>2）為了測(cè)出滑輪組在拉動(dòng)物體時(shí)的機(jī)械效率，因此在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)勻速向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。

　?。?SPAN>3）由表格中三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，當(dāng)物重由2N增加為4N、6N后，滑輪組的機(jī)械效率由83．3％增加到88．9％、90．9％，說明同一滑輪組的機(jī)械效率主要跟物重有關(guān)，物重增加，機(jī)械效率變大。

　　（4）影響滑輪組的機(jī)械效率除了物重之外，還跟影響額外功的動(dòng)滑輪的重、繩重以及輪與軸間的摩擦有關(guān)。

　　2．探究斜面的機(jī)械效率

　　例2（2010·三明）斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，生活中人們常常利用它來省力。小明想探究“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度的關(guān)系”。于是他找來木塊A．長(zhǎng)木扳B．三個(gè)高度不同的長(zhǎng)方體C和一把彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

　　（1）除上述器材外，小明要完成實(shí)驗(yàn)還需要的一種器材是              ；

　?。?SPAN>2）在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)沿斜面向上拉動(dòng)木塊，使木塊做               運(yùn)動(dòng)；

　?。?SPAN>3）實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下表，則第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)斜面的機(jī)械效率為           ；

　?。?SPAN>4）分析比較下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得到的結(jié)論是：斜面越陡                。

　　分析：（１）在探究斜面機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，需要分別測(cè)出拉力、重力、物體移動(dòng)的距離和上升的高度，因此除了需要圖2中的測(cè)量力的工具（彈簧測(cè)力計(jì)），還需測(cè)量長(zhǎng)度的工具──刻度尺。（2）為了能夠準(zhǔn)確地測(cè)出拉動(dòng)物體的力，應(yīng)使木塊在斜面上做勻速直線移運(yùn)動(dòng)。（3）根據(jù)第三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，有用功為W_有3=G₃h₃=5Ｎ×0．3m=1．5J，總功為W_總3= F₃S₃=4．2Ｎ×0．5m=2．1J，則機(jī)械效率為η＝％=％=71．4％。（４）分析表中的數(shù)據(jù)可知，隨著斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率由60．6％增加到65．8％、71．4％，，即斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率越高

　　3．探究杠桿的機(jī)械效率

　　例3（2009·江蘇）用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升。

　　（1）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為      N，鉤碼總重G為1．0N，鉤碼上升高度h為0．1m，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0．3m，則杠桿的機(jī)械效率為     %。請(qǐng)寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因：     。

　?。?SPAN>2）為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn)，測(cè)量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：

　　根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：        ；

　　請(qǐng)簡(jiǎn)要說明兩條理由：①           ；②          ．

　　分析：（1）由圖3可知，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F=0．5N，則做的有用功為W_有=Gh=1N×0．1m=0．1J，總功為W_總=0．5N×0．3m=0．15J，因此杠桿的機(jī)械效率為η＝％=％=66．7％。在使用杠桿提升物體時(shí)，杠桿也被提升，因此克服杠桿的自身的重也要做功，以及在杠桿轉(zhuǎn)功的過程中，也要克服摩擦而做功，這些都屬于不需要而在使用杠桿時(shí)不得不做的額外功。

　?。?SPAN>2）根據(jù)表格可知，在實(shí)驗(yàn)中雖然改變了所掛的鉤碼的重，但又將鉤碼分別掛在了A、B兩個(gè)位置，即沒有控制鉤碼在同一位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且在實(shí)驗(yàn)中只做二次實(shí)驗(yàn)加以對(duì)比，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論具有偶然性，還不能總結(jié)出普遍的規(guī)律。因此是不能得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重效率越高”這一結(jié)論。