Question

【題目】在探究“杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中(每個(gè)鉤碼質(zhì)量相等，杠桿上每小格等距)

(1)將杠桿的中點(diǎn)O掛在支架上后，調(diào)節(jié)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，小明同學(xué)在圖甲所示的A位置掛上兩個(gè)鉤碼，可在B位置掛上_____個(gè)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(cè)力計(jì)拉杠桿的C點(diǎn)使杠桿在水平位置保持平衡。當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)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(cè)力計(jì)示數(shù)將_____________(選填“一直變大”、“一直變小”、“先變大后變小”、“先變小后變大”)；

(4)接著小明把支點(diǎn)選到B點(diǎn)，如圖丙，在A點(diǎn)掛一個(gè)鉤碼，在C點(diǎn)掛3個(gè)鉤碼，杠桿也恰好水平靜止，她覺得此時(shí)不滿足杠桿平衡條件，造成這個(gè)問題的原因是_____________；

(5)完成以上實(shí)驗(yàn)后，小明利用杠桿來測(cè)量測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。如圖丁，實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上拉動(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。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=_____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_______%(結(jié)果精確到0.1%)。如果把鉤碼由A移至B，兩次實(shí)驗(yàn)A點(diǎn)豎直移動(dòng)相同距離，拉力所做的有用功將____，此杠桿的機(jī)械效率將________(兩空均選填“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 沒有消除杠桿自身重力的影響 0.5 66.7% 不變 變大

【解析】

(1)[1]將杠桿的中點(diǎn)O掛在支架上，調(diào)節(jié)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)[2]設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L，一個(gè)鉤碼重為G，因?yàn)?/span>

所以

解得n＝3，所以在A處掛3個(gè)鉤碼。

(3)[3]由圖可知，OC為最長(zhǎng)力臂，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，動(dòng)力臂先變長(zhǎng)后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可知，測(cè)力計(jì)示數(shù)將先變小后變大。

(4)[4]把支點(diǎn)選到B點(diǎn)，杠桿的重心在O點(diǎn)，在計(jì)算時(shí)，由于杠桿自身重力的影響，左邊應(yīng)有兩個(gè)力，故覺得此時(shí)不滿足杠桿平衡條件。

(5)[5]完成以上實(shí)驗(yàn)后，小明利用杠桿來測(cè)量測(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，由圖知，拉力F＝0.5N。

[6]有用功是

總功是

所以杠桿的機(jī)械效率是

[7][8]將鉤碼的懸掛點(diǎn)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(diǎn)由A移至B后，杠桿實(shí)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(jī)械效率將變大。