Question

小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中：（1）小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆

小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中：（1）小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______调节．小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是便于______．（2）如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码______个．（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______（变大/变小/不变），其原因是______．（4）做实验时，如图丙所示的杠杆已达到平衡．当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时，弹簧秤的示数将______．（填“变大”、“变小”或“不变”，设杠杆质地均匀，支点恰好在杠杆的中心，并且不计支点处摩擦）（5）小明继续研究杠杆的机械效率，他们用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在B点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在A点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计测拉力F，装置如图丁所示，使杠杆缓慢匀速上升，用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2；则：①杠杆机械效率的表达式为η=Gh2Fh1×100%Gh2Fh1×100%．（用测量的物理量符号表示）②若只将测力计的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

（1）杠杆重心右移应将左端平衡螺母向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小；
（2）假设每小格长度1cm，
如图杠杆左端F₂=G×4=4G，L₂=1cm×3=3cm，右端L₁=1cm×4=4cm，根据F₁L₁=F₂L₂得
F₁=

F2L2

L1

=

4G×3cm

4cm

=3G．
故在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码3个；
（3）若拉力F向右倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；
（4）做实验时，如图丙所示的杠杆已达到平衡．当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时，其动力臂、阻力臂的比值是不变的，所以在阻力不变的情况下，动力是不变的．
（5）①有用功为W_有=Gh₁，总功W_总=Fh₂，则机械效率的表达式η=

W有

W总

×100%=

Gh2

Fh1

×100%．
②杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，W_有+W_额=W_总，
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh₁+G_杠h=Fh₂，G不变，h₁不变，G_杠不变，
钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，
所以Gh₁+G_杠h变小，所以Fh₂也变小．
根据η=

Gh1

Fh2

×100%，分母变小，分子不变，所以η变大．
故答案为：（1）左；测力臂；（2）3；（3）变大；力臂变小；（4）不变；（5）①

Gh2

Fh1

×100%； ②变大．