Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所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O點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B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O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=

 

．（用已知或測(cè)量物理量符號(hào)表示）
（2）本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，請(qǐng)說(shuō)出提高該杠桿機(jī)械效率的一種方法

 

．
（3）若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，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

 

（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)，改變了鉤碼重力的力臂，根據(jù)杠桿平衡條件分析，改變了彈簧測(cè)力計(jì)的拉力，改變了彈簧測(cè)力計(jì)的拉力做功的多少，改變了機(jī)械效率的高低．

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=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×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，因此要想提高該杠桿機(jī)械效率，需減小杠桿自重．
（3）鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?OA=F?OB；懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?OC=F?OB，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，由OA到OC力臂變大，所以拉力F也變大，杠桿提升的高度減小，額外功減小，因此杠桿的機(jī)械效率變大．
故答案為：（1）

Gh

Fs

×100%；（3）減小杠桿的自重；（4）變大．

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．