Question

在探究“杠杆平衡条件”的实验中：

（1）没挂钧码的杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母___(选填“左”或“右”)调节。

（2）如图甲所示，小明在杠杆左边A处挂了4个1N的钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂了6个重0.5N的钩码，使杠杆在水平位置平衡，小明根据这次试验得出结论“动力×动力臂=阻力×阻力臂”。小明实验中的不妥之处是___________。

（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当保持杠杆水平平衡，把弹簧测力计逐渐向右倾斜时，小明发现弹簧测力计的示数将逐渐变大，拉力变大的原因____________。

（4）图乙和图丙中的杠杆都处于静止状态，弹簧测力计竖直向上的拉力分别为F_乙和F_丙，则F_乙___F_丙.(选填“>”、“=”或“<”，设杠杆质地均匀，支点恰好在杠杆的重心，不计支点处摩擦)

（5）继续研究杠杆的机械效率，如图丁所示，用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在B悬挂总重为G的钧码，弹簧测力计在A点施加竖直向上的拉力F，使杠杆缓慢匀速上升，用刻度尺分别测出A. B两点上升的高度为h₁、h₂;则

①杠杆机械效率的表达式为___________(用测量的物理量符号表示)

②若只将测力计的作用点由A点移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，不计摩擦，杠杆的机械效率将_______(选填“变大”、“变小”或“不变)

Answer

左 实验次数太少，结论具有偶然性 力臂变小 = η=×100% 不变

【解析】

(1)[1]杠杆的左端高说明左端轻，因此应将杠杆右端的平衡螺母向左调节；

(2)[2]实验次数太少可能导致实验结论错误，因此小明实验中的不妥之处是：实验次数太少，结论可能有偶然性；

(3)[3]如下图所示：

当保持杠杆水平平衡，把弹簧测力计逐渐向右倾斜时，动力臂会逐渐减小，根据平衡条件可知，拉力变大；

(4)[4]当杠杆在水平位置平衡时，

=；

丙图，当杠杆倾斜平衡时，

=；

因为△OAE≈△OCD，所以：

=；

那么:

F乙=F丙。

(5)①[5]由题知，在图丁中，测力计在A点施加竖直向上的拉力F，使杠杆缓慢匀速上升，用刻度尺分别测出A. B两点上升的高度为h1、h2；克服钩码重力做的是有用功：

W有=Gh2，

总功是：

W总=Fh1，

杠杆的机械效率为：

η==×100%；

②[6]用杠杆提升钩码时，对钩码做的功为有用功，克服杠杆重做的功为额外功，W有+W额=W总，设杠杆重心升高的距离为h，所以，

Gh2+G杠h=Fh1，

若只将测力计的悬挂点由A移至C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度不变，杠杆升高的距离h不变，所以Gh2+G杠h不变，所以Fh1不变。根据η=×100%，分母不变，分子不变，所以η不变。