Question

18．小明利用刻度均匀的匀质杠杆“探究杠杆的平衡条件”，如图所示，每个钩码重为0.5N．
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端偏高，应向左端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．
（2）在A点悬挂两个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，需在B点悬挂3个钩码．
（3）取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平位置平衡．若改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将变大（变大/变小/不变），原因是阻力和阻力臂不变，而动力臂变小．
（4）小明利用此杠杆用1.6N的拉力将四个钩码匀速升高18cm，拉力方向移动的距离为25cm，杠杆的机械效率为90%，产生额外功的原因是克服摩擦做功．

Answer 1

分析 （1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）根据杠杆平衡条件求出B点的力；
（3）根据杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂不变时，动力臂减小，动力增大；
（4）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=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$来计算．

解答 解：（1）杠杆右端稍低，左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动．
（2）一个钩码的重是0.5N，设杠杆一个小格是L，
根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，1N×3L=F_B×2L，F_B=1.5N，即在B处挂3个钩码．
（3）如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡．
（4）杠杆的机械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×18cm}{1.6N×25cm}$×100%=90%；利用杠杆提升物体时，克服摩擦做额外功．
故答案为：（1）左；（2）3；（3）变大；阻力和阻力臂不变，而动力臂变小；（4）90%；克服摩擦做功．

点评 本题考查了杠杆平衡的调节和平衡条件的应用；要明确探究杠杆平衡条件时，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．