Question

3．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，始终保持竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置：
（1）请在图中画出杠杆在虚线位置时，杠杆所受测力计拉力（为杠杆的动力）的力臂L₁，此杠杆式费力杠杆（选填“省力”、“费力”、“等臂”）．
（2）图中测力计的示数F始终为2.5N，测力计上升的高度s为0.2m．物块重G为1.5N，物块上升高度h为0.3m，则拉力做的总功为0.5J，机械效率为90%．

Answer 1

分析 （1）支点到动力作用线的垂线段为动力臂；根据动力臂和阻力臂的关系判断杠杆的种类；
（2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$来计算．

解答 解：（1）过支点作动力作用线的垂线段，即动力臂L₁，如下图所示：

动力臂小于阻力臂，因此是费力杠杆．
（2）提升物体做的有用功为：W_有=Gh=1.5N×0.3m=0.45J；
拉力做的总功为：W_总=FS=2.5N×0.2m=0.5J；
杠杆的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.45J}{0.5J}$×100%=90%．
故答案是：（1）见上图；费力；（2）0.5J；90%．

点评 机械效率计算的关键是明确有用功和总功，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功．