Question

13．小明利用刻度均勻的勻質(zhì)杠桿“探究杠桿的平衡條件”，如圖所示，每個鉤碼重為0.5N．
（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，應向左端調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡．
（2）在A點懸掛兩個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，需在B點懸掛3個鉤碼．
（3）取走懸掛在B點的鉤碼，改用彈簧測力計在C點豎直向上拉，使杠桿水平位置平衡．若改變彈簧測力計拉力的方向，使之斜向左上方，杠桿仍然在水平位置平衡，則測力計的讀數(shù)將變大（變大/變小/不變），原因是拉力的力臂變�。�
（4）小明利用此杠桿用1.6N的拉力將四個鉤碼勻速升高18cm，拉力方向移動的距離為25cm，杠桿的機械效率為90%，產(chǎn)生額外功的原因是克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重做額外功．

Answer 1

分析 （1）杠桿左端高，說明杠桿的重心在支點右側，調(diào)節(jié)平衡螺母應使杠桿重心左移；
（2）由杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂．可計算出所掛鉤碼的大小和彈簧測力計的拉力；
（3）阻力和阻力臂不變時，動力臂減小，動力增大；
（4）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=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$來計算．

解答 解：
（1）杠桿左端高，說明杠桿重心偏右，應將平衡螺母（左端和右端的均可）向左調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；
（2）杠桿平衡后，若在A點掛2個鉤碼，則左邊點重力為2G；
又因為力臂OA=3，左邊力臂OB=2，
所以由杠桿的平衡條件（F₁l₁=F₂l₂）可知：
2G×3=F_B×2．
解得F_B=3G，故應在B點應掛3個鉤碼，才能使杠桿恢復平衡．
一個鉤碼的重是0.5N，
根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，
1N×3=F_C×4，F(xiàn)_C=1.5N，即在B處掛3個鉤碼．
（3）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，
如改變彈簧測力計拉力的方向，使之斜向左上方，阻力和阻力臂不變，動力臂減小，動力要增大，所以彈簧測力計示數(shù)變大，才能使杠桿仍然水平平衡；
（4）杠桿的機械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.18m}{1.6N×0.25m}$×100%=90%；
利用杠桿提升物體時，克服摩擦以及杠桿自重做額外功．
故答案為：（1）左；（2）3；（3）變大；拉力的力臂變小；（4）90%；克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重多做額外功．

點評 本題考查了杠桿平衡的調(diào)節(jié)和平衡條件的應用；要明確探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點，消除杠桿重對杠桿平衡的影響，使實驗簡單化，便于探究．