Question

16．某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：
①用輕繩懸掛杠桿一端的D點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在占點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；
②豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)緩慢勻速上升（保持0點(diǎn)位置不變），在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h₁、h₂．
回答下列問(wèn)題：
（1）杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$．（用已知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示）
（2）本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是：杠桿的自重．
（3）若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至G，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）若彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向一直垂直于OB桿向上拉動(dòng)，則測(cè)力計(jì)示數(shù)變小（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）使用杠桿克服鉤碼的重力做功，有用功等于克服鉤碼重力做的功，總功等于彈簧測(cè)力計(jì)的拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（2）機(jī)械效率是有用功和總功的比值，它反映了有用功在總功中所占比例的大小，也反映了額外功所占比例的大小，影響機(jī)械效率的因素從有用功和額外功兩方面考慮；
（3）將鉤碼的懸掛點(diǎn)從A點(diǎn)移至C點(diǎn)，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度減小，克服杠桿重做功減小，有用功不變，額外功減小，總功減小，機(jī)械效率增大．
（4）彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向總垂直于杠桿，動(dòng)力臂不變，阻力不變，阻力臂減小，動(dòng)力會(huì)增大．

解答 解：（1）有用功為W_有=Gh₁，總功W_總=Fh₂，則機(jī)械效率的表達(dá)式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%．
（2）有用功是提升鉤碼所做的功，額外功主要是克服杠桿重力做的功，影響機(jī)械效率的因素主要是有用功和總功所占的比例；提升的鉤碼重一定，重物升高的距離一定，說(shuō)明有用功一定，所以影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是杠桿自身的重力．
（3）杠桿提升鉤碼時(shí)，對(duì)鉤碼做有用功，克服杠桿重做額外功，W_有+W_額=W_總，
設(shè)杠桿重心升高的距離為h，所以，Gh₁+G_杠h=Fh₂，G不變，h₁不變，G_杠不變，
鉤碼從A點(diǎn)到C點(diǎn)，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度減小，杠桿升高的距離h變小，
所以Gh₁+G_杠h變小，所以Fh₂也變�。�
根據(jù)η=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%，分母變小，分子不變，所以η變大！
（4）若彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向一直垂直于OB桿向上拉動(dòng)，阻力不變，動(dòng)力臂不變，阻力臂減小，動(dòng)力減小，所以測(cè)力計(jì)示數(shù)變�。�
故答案為：（1）$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%；（2）杠桿的自重；（3）變大；（4）變�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查杠桿機(jī)械效率的測(cè)量，把握有用功、總功的計(jì)算方式，明確機(jī)械效率的表達(dá)式，知道提高機(jī)械效率的方法．