Question

在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中：

（1）如圖a，杠桿上面有刻度，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時，如圖a，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，這時應將平衡螺母向 （選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)，直到杠桿在 位置平衡．

（2）圖b和圖c的操作相比，圖 更方便，因為可以直接讀出 ．

（3）圖d中，若慢慢將彈簧測力計傾斜過來拉杠桿，仍使杠桿在水平位置平衡，它的示數(shù)將變 ，因為 ．

（4）經(jīng)過多次實驗，得出實驗結論后，小明同學想利用圖e裝置測出杠桿提升鉤碼時的機械效率：

①圖e所示實驗中，每個鉤碼重0.5N，彈簧測力計豎直向上拉杠桿，它的示數(shù)為4N，當鉤碼上升6cm時，杠桿上的C點上升3cm，則此時杠桿的機械效率ηa= ．

②杠桿的機械效率跟鉤碼懸掛的位置到底有沒有關系呢？如圖f，他仍然豎直向上拉杠桿使C點上升3cm，若支點處的摩擦力可以忽略不計，經(jīng)分析可知此時杠桿的機械效率ηb與ηa相比 （變大/變小/不變）．接下來可以進行實驗，收集數(shù)據(jù)，通過實踐證明我們的分析是否正確．

 

Answer 1

（1）右；水平；（2）2；力臂；（3）大；拉力的力臂變小了；（4）75%；變小

【解析】

試題分析：（1）杠桿左端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，調(diào)節(jié)平衡螺母應使杠桿重心右移，這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響；杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；

（2）從測量力臂的角度分析那個圖更方便；

（3）拉力的方向是傾斜的，力的方向與杠桿不垂直，力臂不能從杠桿上讀出，此時力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件分析彈簧測力計示數(shù)變化．

（4）①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，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；杠桿的機械效率可以根據(jù)公式η=來計算．

②將鉤碼的懸掛點從A點移至B點，改變了鉤碼重力的力臂，根據(jù)杠桿平衡條件分析，改變機械效率的高低．

【解析】
（1）杠桿重心右移，應將平衡螺母（左端和右端的均可）向右調(diào)節(jié)，直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿的自重對實驗的影響；力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來．

（2）由圖可知，圖b的力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此圖2更方便；

（3）彈簧測力計在C處豎直向上拉時，拉力的方向豎直向上與杠桿垂直，動力臂等于支點到力的作用點的距離；當彈簧測力計逐漸向右傾斜時，拉力的方向不再與杠桿垂直，動力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件，動力變大，彈簧測力計的示數(shù)變大．

（2）①W有用=Gh=3×0.5N×0.06m=0.09J；

W總=FS=4N×0.03m=0.12J；

ηa=×100%=×100%=75%，

②鉤碼的懸掛點在A點時，由杠杠的平衡條件得G?OA=F?OC；懸掛點移至B點時，由杠杠的平衡條件得G?OB=F?OC，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，由OA到OB力臂變小，所以有用功減小，仍然豎直向上拉杠桿使C點上升3cm，拉力和阻力臂不變，因此由η=可知，杠桿的機械效率變�。�

故答案為：（1）右；水平；（2）2；力臂；（3）大；拉力的力臂變小了；（4）75%；變小．