Question

某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿機(jī)械效率，實驗的主要步驟如下：
①用輕繩懸掛杠桿一端的O點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計
②豎直向上拉動彈簧測力計緩慢勻速上升（保持0點(diǎn)位置不變），在此過程中彈簧測力計的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2，回答下列問題：
（1）某同學(xué)利認(rèn)為：只要滿足“阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離=動力×動力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”，杠桿就能平衡．
a．這個結(jié)論是否正確？

不正確

b．需要滿足什么條件才是正確的．

阻力×阻力臂=動力×動力臂

（2）杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=

Gh1

Fh2

×100%

．（用已知或測量的物理量符號表示）
（3）本次實驗中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是：

杠桿自重

（4）若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將

變大

（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）從作用點(diǎn)到力的作用線的垂直距離是力臂，力的作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離不一定等于力臂，據(jù)此分析答題．
（2）使用杠桿克服鉤碼的重力做功，有用功等于克服鉤碼重力做的功，總功等于彈簧測力計的拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（3）機(jī)械效率是有用功和總功的比值，它反映了有用功在總功中所占比例的大小，也反映了額外功所占比例的大小，影響機(jī)械效率的因素從有用功和額外功兩方面考慮；
（4）將鉤碼的懸掛點(diǎn)從A點(diǎn)移至C點(diǎn)，改變了鉤碼重力的力臂，根據(jù)杠桿平衡條件分析，改變了彈簧測力計的拉力，改變了彈簧測力計的拉力做功的多少，改變了機(jī)械效率的高低．

解答：解：（1）a、支點(diǎn)到力的作用先的垂直距離是力臂，力的作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離不一定等于力臂，因此該結(jié)論是錯誤的；
b、正確的結(jié)論是：當(dāng)阻力×阻力臂=動力×動力臂時，杠桿才能平衡．
（2）有用功為W_有=Gh₁，總功W_總=Fh₂，則機(jī)械效率的表達(dá)式η=

W有

W總

×100%=

Gh1

Fh2

×100%．
（3）有用功是提升鉤碼所做的功，額外功主要是克服杠桿重力做的功，影響機(jī)械效率的因素主要是有用功和總功所占的比例；提升的鉤碼重一定說明有用功一定，所以影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是杠桿自身的重力．
（4）鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時，由杠杠的平衡條件得G?OA=F?OB；懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時，由杠杠的平衡條件得G?OC=F?OB，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，由OA到OC力臂變大，所以拉力F也變大，杠桿提升的高度減小，額外功減小，因此杠桿的機(jī)械效率變大．
故答案為：（1）不正確；阻力×阻力臂=動力×動力臂；（2）

Gh1

Fh2

×100%；（3）杠桿的自重；（4）變大．

點(diǎn)評：本題考查杠桿機(jī)械效率的測量，把握有用功、總功的計算方式，明確機(jī)械效率的表達(dá)式，知道提高機(jī)械效率的方法．