Question

【题目】某班同学利用杠杆做了以下的实验：

A：“探究杠杆的平衡条件”

（1）当杆杠静止在图甲所示的位置时，杆杠处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；如图甲中，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了 ；

（2）小明同学用图乙所示的方法使杠杆处于平衡状态，测出此时的拉力大小为F1，发现F1L1≠F2L2，其原因是： ．

B：“探究杠杆的机械效率”

如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点．（支点处摩擦忽略不计）

（1）他将2只钩码悬挂在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，则此次杠杆的机械效率为η= ．（用物理量的符号表示）

（2）他将2只钩码悬挂在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，则弹簧测力计的示数将 （选填“大于”、“等于”或“小于”下同）F1，此次弹簧测力计做的功将 第一次做的功．

Answer 1

【答案】A：“探究杠杆的平衡条件”

（1）平衡；右；便于测量力臂，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）把L1当成了F1的力臂；

B：“探究杠杆的机械效率”

（1）×100%；（2）大于；小于．

【解析】

试题分析：A：（1）①杠杆静止时或杠杆匀速转动时，杠杆处于平衡状态；

②使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究；

（2）由图可见，拉力F1的方向与杠杆不垂直，因此力臂不等于支点到力的作用点的距离的，只有拉力方向与杠杆垂直时，拉力的力臂才等于支点到动力作用点的距离；

B：（1）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；

（2）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，再分析有用功和额外功的变化，根据总功等于有用功和额外功之和得出弹簧测力计做功的变化情况．

解：A：（1）杠杆静止时，杠杆处于平衡状态；使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，杠杆重心通过支点，可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；

（2）图中，拉力F1的方向与水平杠杆不垂直，只有力的方向与杠杆垂直时，力臂才能从杠杆上直接读出来，小明误把杠杆的长度L1当成了拉力的力臂，所以小明会得出错误的结论；

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=×100%=×100%．

（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F1OA=GOB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F2OA=GOC；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，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功．

故答案为：A：“探究杠杆的平衡条件”

（1）平衡；右；便于测量力臂，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）把L1当成了F1的力臂；

B：“探究杠杆的机械效率”

（1）×100%；（2）大于；小于．