Question

【题目】小明在探究“杠杆平衡条件” 的实验中：

（1）小明发现杠杆静止时右端低左端高，此时杠杆________处于平衡状态（是/不是），要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向________调节．

（2）如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码________个．

（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（变大／变小／不变），其原因是_________．

（4）做实验时，如图丙所示的杠杆已达到平衡．当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时，弹簧测力计的示数将_________．（变大/变小/不变，设杠杆质地均匀，支点恰好在杠杆的中心，并且不计支点处摩擦）

（5）小明继续研究杠杆的机械效率，他们用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在B点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在A点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计测拉力F，装置如图丁所示，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η=________．（用测量的物理量符号表示）

②若只将弹簧测力计的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 ________（变大/变小/不变）．

Answer 1

【答案】是 左 3 变大 阻力和阻力臂大小不变，拉力的动力臂变小 不变 不变

【解析】

(1)[1] 杠杆静止不动或匀速转动叫杠杆的平衡，所以杠杆虽然右端低左端高，但杠杆处于静止状态，故是处于平衡状态；

[2] 杠杆右端低左端高，则杠杆的重心在支点右侧，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向左调节；

(2)[3] 由可得：

因此要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码数量为：3个；

(3)[4][5] 如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，动力臂变小，要使杠杆仍然在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，由于阻力和阻力臂大小不变，而动力臂变小了，所以弹簧测力计提供的拉力会变大，即弹簧测力计的示数将变大，；

(4)[6]由杠杆的平衡条件可得：

当杠杆在水平位置平衡时：

当杠杆倾斜平衡时：

因为：

△OAE≈△OCD

所以：

故：

F乙=F丙

(5)[7] 有用功为：

W有=Gh2

总功：

W总=Fh1

则机械效率的表达式为：

[8] 杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功

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，因此Gh2+G杠h不变，即Fh1不变．根据：

可知，分母不变，分子不变，所以η不变．