Question

9．如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂一重G=50 N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则F=25N；保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F将不变（选填“变大”、“不变”或“变小”）；请你提出一种能提高该杠杆机械效率的建议：使用轻便的杠杆．

Answer 1

分析 （1）在A位置如图，OA、OC为动力F和阻力G的力臂，知道C是OA的中点，也就知道两力臂的大小关系，知道阻力G的大小，利用杠杆的平衡条件求动力F的大小；
（2）在B位置，画出动力和阻力的作用线，找出动力臂的阻力臂，利用三角形的相似关系，确定动力臂和阻力臂的大小关系，再利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况；
（3）在提升物体时，克服杠杆的重力做的功为额外功，所以利用更轻便的杠杆可以提高机械效率．

解答 解：（1）如图，杠杆在A位置，L_OA=2L_OC，
根据杠杆平衡条件，
F•L_OA=G•L_OC，
F=$\frac{G×{L}_{OC}}{{L}_{OA}}$=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×50N=25N；
（2）杠杆在B位置，OA′为动力臂，OC′为阻力臂，阻力不变为G，
由题意知，△OC′D∽△OA′B，
OC′：OA′=OD：OB=1：2，
杠杆平衡，所以：
F′•L_OA′=G•L_OC′，
F′=$\frac{G×{L}_{OC}′}{{L}_{OA}′}$=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×50N=25N；由此可知当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F的大小不变；
（3）要提高杠杆的机械效率，可使用轻便的杠杆，可以减少额外功．
故答案为：25；不变；使用轻便的杠杆．

点评 本题考查了学生对杠杆平衡条件的了解和掌握，能画出杠杆在B位置的力臂并借助三角形相似确定其关系是本题的关键．