Question

某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，

某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②【】弹簧测力计（保持0点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2回答下列问题：（1）在步骤②中应该______弹簧测力计．（2）杠杆机械效率的表达式为η=______．（用已知或测量的物理量符号表示）（3）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是______．（4）若只将钩码的悬挂点由A移至C，且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）在步骤②中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定．
（2）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%=

Gh1

Fh2

×100%．
（3）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定，重物升高的距离一定，说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．
（4）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W_有+W_额=W_总；
设杠杆重心升高的距离为h，则有：Gh₁+G_杠h=Fh₂，而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；由η=

Gh1

Fh2

可知，杠杆的机械效率变大．
故答案为：（1）匀速竖直向上拉动；（2）

Gh1

Fh2

×100%；（3）杠杆的自重；（4）变大．