Question

小明在探究利用杠桿做功的實踐活動中，把重G為15N的重物掛在杠桿的中點，用手豎直提起棒的一端，使物體緩慢勻速提升，如圖所示．
（1）不計杠桿自身重力和摩擦，求拉力F的大小？
（2）如杠桿是一根重為5N、質量均勻的硬棒，若在2s內將重物提升了0.1m，則小明使用杠桿所做的有用功是多大？機械效率是多大？拉力的功率是多大？

Answer 1

（1）7.5N （2）1.5J  75%  1W

試題分析：這是一個杠桿，物體掛在杠桿中點，物體對杠桿的拉力為阻力，拉力為動力，動力臂是阻力臂的2倍，根據杠桿平衡條件，可以求出拉力F的大小。
由杠桿原理可知：FL₁=GL₂，即F/G=L₂/L₁=1/2，F="G/2=7.5N"
在杠桿中人的拉力做功是總功，克服物體的重力做功是有用功，W_有用=Gh=15N×0.1m=1.5J，杠桿的重力作用在杠桿的中點，克服杠桿重力做功是額外功，W_額外=G_桿h=5N×0.1m=0.5J，W_總= W_有用+W_額外=1.5J+0.5J=2J，杠桿的機械效率為 。拉力的功率為。