Question

20．在探究利用杠杆做功的实验中，所用杠杆是一根重5N、质量分布均匀的硬棒．把棒的一端固定在O点，将重为15N的重物挂在棒的中点A，然后用手竖直提起棒的另一端B（如图所示，一切摩擦不计）．
（1）若我们把重物提升了10cm，则使用杠杆所做的有用功为1.5J，机械效率为75%．
（2）若只将重物的悬挂点由A移至C，而O、B位置不变，仍使棒的B端提升同样的高度，与（1）相比，杠杆的机械效率将变高（选填“变高”、“变低”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）有用功是对重物做的功，用W_有用=Gh计算；
根据W_总=W_有用+W_额计算出总功；
最后由效率公式求出杠杆的机械效率；
（2）分析此种情况下有用功、额外功的变化，得出有用功在总功中的比值变化，得出结论．

解答 解：（1）有用功W_有=Gh=15N×10×10-2m=1.5J；
重心在棒的重点，其提升的高度与物体上升高度相同，则额外功W_额=G_杆h=5N×0.1m=0.5J，
总功W_总=W_有用+W_额=1.5J+0.5J=2.0J，
机械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1.5J}{2J}$×100%=75%；
（2）只将重物的悬挂点由A移至C，而O、B位置不变，仍使棒的B端提升同样的高度，物体被提升的高度增大，根据W_有用=Gh，所做的有用功增大，而克服杆本身重力做功不变，即额外功不变，可知有用功在总功中所占比例增大，机械效率提高．
故答案为：（1）1.5；75%；（2）变高．

点评 本题是有关杠杆机械效率的分析，关键掌握利用杠杆提升时，额外功是克服物体本身重力做的功．