题目内容
【题目】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)
【答案】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。