Question

15．如圖1所示，A物理興趣小組在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：
（1）實驗前沒有掛鉤碼時，若杠桿左端下傾，則應將右端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調節(jié)，使杠桿在水平位置平衡．
（2）實驗中，用如圖1所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置平衡（杠桿上每格等距），此時使杠桿在水平位置平衡的目的是便于測量力臂．但老師卻建議大家不要采用這種方式，這主要是因為該種方式D．
A．一個人無法獨立操作                 
B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合                   
D．力和力臂數目過多
（3）圖1中，不改變支點O右側所掛的兩個鉤碼及其位置，保持左側第2格的鉤碼不動，將支點O左側另外兩個鉤碼改掛到它的下方，杠桿仍可以水平平衡．
如圖2所示，B物理興趣小組在“探究杠桿的機械效率實驗”時：
實驗時，將總重為G的鉤碼掛在杠桿A處，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，鉤碼上升的高度為h，彈簧測力計的示數為F，其移動的距離為S．
（4）不計摩擦，若將鉤碼移動到B點，仍將它勻速提升h的高度，則彈簧測力計的示數F將變大，杠桿的機械效率η將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿自身有重力，實驗前先要調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，這是為使杠桿所受的重力通過支點，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉動的影響，調節(jié)方法是“左低右調，右低左調”；
（2）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，同時消除杠桿重對杠桿平衡的影響；在初中階段，探究杠桿平衡條件的實驗，作用在杠桿上的力只有一個動力和一個阻力，不探究多個動力或阻力的作用下的杠桿平衡；
（3）根據杠桿平衡條件進行判斷；
（4）根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$表示出杠桿的機械效率；根據杠桿平衡條件進行分析；通過分析有用功和額外功的變化得出機械效率的變化．

解答 解：（1）杠桿左端低右端高，要使它在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向右調節(jié)；
（2）使杠桿在水平位置平衡，實驗前使杠桿水平平衡的目的是便于測量力臂；
實驗中，如圖所示的方式懸掛鉤碼，杠桿平衡是杠桿的左側在多個力共同作用的結果，采用這種方式是不妥當的．這主要是因為杠桿的力和力臂數目過多，故選D；
（3）設杠桿一個小格代表L，一個鉤碼重為G，
杠桿右端：2G×3L=6GL，
要使杠桿在水平位置平衡，杠桿左端：3G×nL=6GL，
所以，保持左側第2格的鉤碼不動，將左側另外兩個鉤碼改掛到它的下方，杠桿仍然可以水平平衡；
（4）根據圖示可知，將鉤碼移動到B點時，阻力和動力臂都不變，阻力臂增大，由F₁L₁=F₂L₂可知，動力將增大，即F′＞F；
將鉤碼移至B點，提升相同高度，有用功相同，彈簧測力計豎直移動的距離不同，B點時杠桿上上升的高度小些，做的額外功小些，所以機械效率變大，即η′＞η．
故答案為：（1）右；（2）便于測量力臂；D；（3）2；（4）變大；變大．

點評 本題考查杠桿的平衡條件，杠桿機械效率的測量，把握有用功、總功的計算方式，明確機械效率的表達式和杠桿的平衡條件是關鍵．