Question

A：某小组研究“杠杆平衡条件”，

（1）当杠杆静止在如图甲所示位置时，处于

平衡

（“平衡”或“不平衡”）状态．此时调节两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了

便于测量力臂，同时消除杠杆自身重对杠杆平衡的影响

．
（2）实验中改变钩码位置和个数，一般要做三次，其目的是

得到的结论具有普遍性

．
（3）如图乙所示，弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数将

变大

（选填“变大”、“变小”或“保持不变”），其原因是

其力臂减小

．
B：如图丙所示为研究“杠杆机械效率”的装置，每个钩码重为G，O为支点．
（1）将2只钩码挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F₁，测得A、B两点上升的高度分别为h₁、h₂，则杠杆的机械效率为η=

2mgh2

F1h1

×100%

．（用物理量的符号表示）
（2）将2只钩码挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h₂，则弹簧测力计的示数将

大于

（大于/等于/小于）F₁．
（3）将3只钩码挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h₂，则与前两次相比，第三次杠杆的机械效率

最大

（最大/最小/三次相等）．

Answer 1

分析：（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，杠杆处于平衡状态；使杠杆在水平位置平衡，这是为了便于测量力臂，同时使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆自身的重力对其转动的影响；
（2）实验规律应建立在多次测量的基础上，以避免得到偶然性的结论；
（3）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂进行判断；
（4）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（5）从图中可以看出，将2只钩码悬挂在C点时，重力的力臂大于在B点重力的力臂，而动力臂不变，根据杠杆平衡的条件可知弹簧测力计的示数的变化情况；
（6）分析有用功、额外功的变化，然后根据机械效率公式即可得出正确结果．

解答：解：A：（1）杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；
（2）在多次实验的基础上通过分析才能得出结论，排除偶然性，得到普遍的规律．
（3）杠杆在水平位置平衡，阻力、阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，动力变大，所以弹簧测力计示数会变大；
B：（1）有用功为W_有=Gh₂=2mgh₂，总功W_总=F₁h₁，则机械效率的表达式η=

W有用

W总

×100%=

2mgh2

F1h1

×100%；
（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F₁?OA=G?OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F₂?OA=G?OC；从图中可以看出，由OB到OC，力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大；
（3）因为第一次与第二次的有用功相等，并且第二次的额外功小，因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第一次的机械效率小于第二次的机械效率；
将3只钩码悬挂在C点时，物体升高的高度不变，物重增加，由W_有=Gh₂可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第二次相同，额外功与第二次相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率．
综上所述，第三次的机械效率最大．
故答案为：A：（1）平衡；便于测量力臂，同时消除杠杆自身重对杠杆平衡的影响；（2）得到的结论具有普遍性；（3）变大；其力臂减小；
B：（1）

2mgh2

F1h1

×100%；（2）大于；（3）最大．

点评：（1）杠杆平衡条件应用比较广泛，利用杠杆平衡条件可以判断杠杆是否平衡、力臂大小、力的大小等．
（2）本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式，知道总功等于有用功与额外功之和．