Question

【題目】在探究“杠桿平衡條件”實驗中：（每個鉤碼質量相等，杠桿上每小格等距）

（1）將杠桿的中點O掛在支架上，調節杠桿兩端螺母使杠桿在水平位置平衡，目的是_________。

（2）杠桿平衡后，小英同學在圖甲所示的A位置掛上兩個鉤碼，可在B位置掛上_____個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡。

（3）取下B位置的鉤碼，改用彈簧測力計拉杠桿的C點，使杠桿在水平位置保持平衡。當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡（如圖乙），測力計示數將____________。

（4）接著小英把支點選到B點，如圖丙，在A點掛一個鉤碼，在E點掛3個鉤碼，杠桿也恰好水平靜止，她覺得此時不滿足杠桿平衡條件，小英的問題在于__________。

（5）完成以上實驗后，小英利用杠桿來測量杠桿的機械效率。實驗時，豎直向上拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。實驗中，將杠桿拉至圖丁中虛線位置，測力計的示數F＝_____N，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_____%（結果精確到0.1%）。其他條件不變，如果把鉤碼由A移至B，O、C位置不變，此杠桿的機械效率將_____（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】消除杠桿自重的影響 3 先變小后變大 沒有消除杠桿自重的影響 勻速 0.5 66.7% 變大

【解析】

(1) 將杠桿的中點O掛在支架上，調節杠桿兩端螺母使杠桿在水平位置平衡，目的是消除杠桿自重的影響。(2)設杠桿的一個小格為L，一個鉤碼重為G，因為,F1l1＝F2l2，所以，2G×3L＝nG×2L，所以，n＝3，所以在A處掛3個鉤碼。(3)由圖可知，OC為最長力臂，當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，動力臂先變長后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據杠桿平衡條件可知，測力計示數將先變小后變大。（4）把支點選到B點，杠桿的重心在O點，在計算時，由于杠桿自身重力的影響，左邊應有兩個力，故覺得此時不滿足杠桿平衡條件；（5）完成以上實驗后，小英利用杠桿來測量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．由圖知，拉力F＝.05N，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＝×100%＝×100%＝66.7%．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．