Question

7．某实验小组利用如图装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计匀速上升（保持0点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h₁、h₂
完成下列问题：
（1）步骤②中空白处应填上匀速．
（2）若测得G=2.5N，F=1.2N，h₁=8cm，h₂=20cm，则杠杆机械效率为η=83.3%．
（3）本次实验中，若提升的钩码重一定，若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则有用功不变，杠杆的机械效率将变大（均选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）为使弹簧测力计示数稳定实验时应匀速拉动；
（2）机械效率是有用功和总功的比值；
（3）将钩码的悬挂点从A点移至C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杠杆重做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，机械效率增大．

解答 解：（1）为使弹簧测力计示数稳定实验时应匀速拉动；
（2）有用功为：W_有=Gh₁=2.5N×0.08m=0.2J；
总功为：W_总=Fh₂=1.2N×0.2N=0.24J；
则机械效率的表达式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.24J}$×100%≈83.3%．
（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，G不变，h₁不变，根据WW_有=Gh₁知有用功不变；克服杠杆重力做额外功，W_有+W_额=W_总，
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh₁+G_杠h=Fh₂，G不变，h₁不变，G_杠不变，
钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，
所以Gh₁+G_杠h变小，所以Fh₂也变小．
根据η=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%，分母变小，分子不变，所以η变大．
故答案为：匀速；（1）匀速；（2）83.3%；（3）不变；变大．

点评 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，知道提高机械效率的方法．