Question

15．某實驗小組利用如圖所示裝置研究杠桿的機械效率，實驗的主要步驟如下：
（1）用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點，在A點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計，使杠桿保持水平；
（2）豎直向上拉動彈簧測力計緩慢勻速上升（保持O點位置不變），在此過程中彈簧測力計的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h₁、h₂．回答下列問題：
①杠桿機械效率的表達式為η=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%．（用已知或測量的物理量符號表示）
②本次實驗中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機械效率的主要因素是：杠桿自身的重力．
③若只將鉤碼的懸掛點由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （2）實驗時應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計；
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，總功等于彈簧測力計的拉力做的功，機械效率等于有用功和總功的比值；
②機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，影響機械效率的因素從有用功和額外功兩方面考慮；
③將鉤碼的懸掛點從A點移至C點，改變了鉤碼重力的力臂，根據(jù)杠桿平衡條件分析，改變了彈簧測力計的拉力，改變了彈簧測力計的拉力做功的多少，改變了機械效率的高低．

解答 解：（2）為了準(zhǔn)確測出拉力，要豎直向上勻速拉動測力計；
①有用功為W_有=Gh₁，總功W_總=Fh₂，則機械效率的表達式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%；
②影響機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明有用功一定，所以影響杠桿機械效率的主要因素是杠桿自身的重力．
③鉤碼的懸掛點在A點時，由杠杠的平衡條件得G•OA=F•OB；懸掛點移至C點時，由杠杠的平衡條件得G•OC=F•OB，由圖可知，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，因此杠桿的機械效率變大．
故答案為：（2）勻速；①$\frac{G{h}_{1}}{F{h}_{2}}$×100%；②杠桿自身的重力；③變大．

點評 本題考查杠桿機械效率的測量，正確理解有用功和總功的含義，把握有用功、總功的計算方式，明確機械效率的表達式，知道提高機械效率的方法．