Question

15．小華同學(xué)家中給正在裝修，地面上堆有幾袋水泥，他想知道一袋水泥有多重，但家里只有一個量程不夠大的彈簧測力計，他聯(lián)想學(xué)過的物理知識找出了測量的辦法．小華將一袋水泥用繩綁住掛在木棒上的B點，將棒的一端（O點）放在窗臺上，用掛在A端的彈簧測力計拉起木棒的另一端使木棒剛好達到水平位置，如圖所示．彈簧測力計讀數(shù)F=150N，用刻度尺分別測出OA=1.20m，OB=0.30m，g取10N/kg．則：
（1）請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算一袋水泥的重力大約是多少？
（2）如果一袋水泥的實際重力是500N，這袋水泥被拉離地面升高了0.1m，彈簧測力計升高了0.4m，這一過程中彈簧測力計的示數(shù)保持不變，則小華使用的這個裝置機械效率是多少？
（3）通過上面計算發(fā)現(xiàn)利用這種方法測出的水泥的重力比實際重力偏大，你認(rèn)為產(chǎn)生這種誤差的主要原因是什么？

Answer 1

分析 （1）知道兩力臂的大小和拉力大小，利用杠桿的平衡條件求一袋水泥重；
（2）利用W=Gh求小華做的有用功；由題知，OA=4OB，知道水泥被拉離地面升高的高度h，拉力端升高的高度等于4h，用W=Fs求總功；利用效率公式求測水泥重使用的杠桿裝置的機械效率；
（3）實際中杠桿本身也有重力，不能忽略，由此會帶來誤差．

解答 解：
（1）由圖知，F(xiàn)×OA=G×OB，
即：150N×1.2m=G×0.3m，
解得：G=600N，
（2）由題知，物體升高h=0.1m，
拉力端升高的高度：s=0.4m，
W_有用=G_實際h=500N×0.1m=50J；
W_總=Fs=150N×0.4m=60J；
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{50J}{60J}$×100%≈83.3%．
（3）通過以上計算可以看出計算出的水泥重力比實際大，其原因是杠桿本身也存在重力，實際中不能忽略杠桿本身的重力影響．
答：（1）若忽略不計木棒的重力，小華同學(xué)測出一袋水泥重是600N；
（2）小華使用的裝置機械效率是83.3%；
（3）產(chǎn)生這種誤差的主要原因是杠桿本身也有重力．

點評 本題考查了學(xué)生對重力公式、壓強公式、效率公式、杠桿平衡條件的掌握和應(yīng)用，利用所學(xué)知識解決實際問題，學(xué)以致用，有意義！