Question

在“研究杠桿平衡條件及機械效率”實驗中：

（1）實驗前出現(xiàn)圖甲所示情況，為了使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿左端的螺母A向______調(diào)（填“左”或“右”）．
（2）實驗過程中出現(xiàn)圖乙所示情況，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應將右邊的鉤碼向右移動______格．
（3）圖乙中杠桿水平平衡后，在杠桿左右兩邊鉤碼下同時加一個相同的鉤碼，這時杠桿將______．（填“保持水平平衡”、“順時針轉動”或“逆時針轉動”）
（4）如圖丙所示的案秤是個不等臂杠桿，根據(jù)杠桿的平衡條件，如果案秤內(nèi)放一物體平衡時砝碼重F₁______貨物重F₂．（填大于/等于/小于）
（5）如圖丁所示，利用此實驗裝置測量杠桿的機械效率．實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升．
實驗中，鉤碼總重G為1.0N，若將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為______N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機械效率為______%．

Answer 1

解：（1）由甲圖知，左端下沉，右端上翹．根據(jù)杠桿的平衡條件，為了使它在水平位置平衡，應將左端的平衡螺母A向右調(diào)節(jié)；
（2）設一個鉤碼重為G，杠桿上一小格為L，利用杠桿的平衡條件計算，2G×3L=1G×L₁，所以L₁=6L，原來右邊鉤碼在4L處，所以應將右邊的鉤碼向右移動2格；
（3）將圖乙中的杠桿調(diào)節(jié)水平平衡后，在杠桿左右兩邊鉤碼下同時增加一個相同的鉤碼，3G×3L＜2G×6L，即右邊的力和力臂的乘積大于左邊的力和力臂的乘積，杠桿沿順時針方向轉動．
（4）圖丙中案秤是一個不等臂杠桿，動力臂要遠大于阻力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，碼重F₁小于貨物重F₂；
（5）圖丁中彈簧測力計的分度值是0.1N，所以它的示數(shù)是0.5N．
在實驗過程中，有用功是：W_有用=Gh=1N×0.1m=0.1J，
總功是：W_總=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，
所以杠桿的機械效率是：η=×100%=×100%≈66.7%．
故答案為：（1）右；（2）2；（3）順時針轉動；（4）小于；（5）0.5；66.7．
分析：（1）根據(jù)杠桿的平衡條件可知，杠桿傾斜時，杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端，左、右兩端的螺母（或一端的螺母）要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié)．
（2）利用杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂計算出右邊的鉤碼所掛的位置；然后與現(xiàn)在的位置右邊4格作比較，得出鉤碼應向右移動的格數(shù)
（3）杠桿是否平衡，取決于F₁L₁與F₂L₂的乘積，若F₁L₁=F₂L₂，杠桿平衡；若F₁L₁≠F₂L₂，杠桿就不平衡，會沿FL的值大的F的方向轉動．
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂來解答此題；
（5）對彈簧測力計進行讀數(shù)時，需看清彈簧測力計的分度值，然后根據(jù)指針位置進行讀數(shù)；在實驗中，彈簧測力計向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，杠桿的機械效率可以根據(jù)公式η=來計算．
點評：此題主要考查的是杠桿平衡條件的探究和應用，只有充分理解了杠桿的平衡條件，就能容易的解答此類題目．同時考查杠桿機械效率的測量，把握有用功、總功的計算公式，明確機械效率的表達式和杠桿的平衡條件是關鍵．