Question

【题目】小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动：

（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是______________________________；

（2）他将重为G的钩码悬挂在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η1 =______________________________（用物理量的符号表示）；

（3）若保持钩码的位置不变，弹簧测力计竖直作用在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，不计摩擦，则弹簧测力计的示数F2_____________________F1，杠杆的机械效率η2_______________η1（均选填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】克服杠杆自重做功 > =

【解析】

第一空．探究杠杆的机械效率，所做的额外功主要是克服杠杆自重做功；

第二空．有用功为

W有=Gh2，

总功为

W总=F1h1，

则机械效率的表达式

η=；

第三空．弹簧测力计在A点时，由杠杠的平衡条件得F1×OA=G×OB；弹簧测力计移至C点时，由杠杠的平衡条件得F2×OC=G×OB；从图中可以看出，OA＞OC，所以F2＞F1；

第四空．不计摩擦，杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重力做额外功，并且W有+W额=W总；设杠杆重心升高的距离为h，则有：Gh2+G杠h=Fh1，而G不变，h2不变，G杠不变，弹簧测力计从A点到C点，钩码升高相同的高度，杠杆升高的距离h不变，所以Gh2+G杠h不变，所以Fh1也不变；由η=得到杠杆的机械效率不变，即η2=η1。