Question

【題目】小明在探究“杠桿平衡條件” 的實驗中：

（1）小明發(fā)現(xiàn)杠桿靜止時右端低左端高，此時杠桿________處于平衡狀態(tài)（是/不是），要使它在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向________調(diào)節(jié)．

（2）如圖甲所示，在杠桿左邊A處掛四個相同鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿右邊B處掛同樣鉤碼________個．

（3）如圖乙所示，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，當彈簧測力計逐漸向右傾斜時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將________（變大／變小／不變），其原因是_________．

（4）做實驗時，如圖丙所示的杠桿已達到平衡．當杠桿由圖乙的位置變成圖丙的位置時，彈簧測力計的示數(shù)將_________．（變大/變小/不變，設(shè)杠桿質(zhì)地均勻，支點恰好在杠桿的中心，并且不計支點處摩擦）

（5）小明繼續(xù)研究杠桿的機械效率，他們用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點，在B點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在A點用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計測拉力F，裝置如圖丁所示，使杠桿緩慢勻速上升, 用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h1、h2；則：

①杠桿機械效率的表達式為η=________．（用測量的物理量符號表示）

②若只將彈簧測力計的懸掛點由A移至C點，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將 ________（變大/變小/不變）．

Answer 1

【答案】是 左 3 變大 阻力和阻力臂大小不變，拉力的動力臂變小 不變 不變

【解析】

(1)[1] 杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動叫杠桿的平衡，所以杠桿雖然右端低左端高，但杠桿處于靜止狀態(tài)，故是處于平衡狀態(tài)；

[2] 杠桿右端低左端高，則杠桿的重心在支點右側(cè)，要使它在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；

(2)[3] 由可得：

因此要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿右邊B處掛同樣鉤碼數(shù)量為：3個；

(3)[4][5] 如圖乙所示，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，當彈簧測力計逐漸向右傾斜時，動力臂變小，要使杠桿仍然在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件，由于阻力和阻力臂大小不變，而動力臂變小了，所以彈簧測力計提供的拉力會變大，即彈簧測力計的示數(shù)將變大，；

(4)[6]由杠桿的平衡條件可得：

當杠桿在水平位置平衡時：

當杠桿傾斜平衡時：

因為：

△OAE≈△OCD

所以：

故：

F乙=F丙

(5)[7] 有用功為：

W有=Gh2

總功：

W總=Fh1

則機械效率的表達式為：

[8] 杠桿提升鉤碼時，對鉤碼做有用功，克服杠桿重做額外功

W有+W額=W總

設(shè)杠桿重心升高的距離為h，所以：

Gh2+G杠h=Fh1

若只將測力計的懸掛點由A移至C點，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度不變，杠桿升高的距離h不變，因此Gh2+G杠h不變，即Fh1不變．根據(jù)：

可知，分母不變，分子不變，所以η不變．