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某实验小组利用如图所示装置研究杠杆

 发布时间：2021-05-07 17:00:14

㈠ 某实验小组利用图所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

（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=

W有用
W总
×100%=
Gh1
Fh2
×100%．
（2）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．
（3）将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，根据W=Gh可知：W有用1＜W有用2，
∵杠杆的自身重力不变，
∴根据W额=G杆h可知额外功不变，
∵η=
W有用
W总
=
W有用
W有用+W额
；
∴η2＞η1．
（4）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G?OA=F?OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G?OC=F?OB，经对比发现，由OA到OC时力臂变大，所以拉力F也变大，因钩码匀速提高相同高度时则杠杆提升的高度减小，所以根据W额=Gh可知额外功减小，因此在有用功相同的条件下，杠杆的机械效率变大，即ηA＜ηC．
（5）由图可知杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
故答案为：（1）
Gh1
Fh2
×100%；（2）杠杆自身的重力；（3）＞；（4）＜；（5）杠杆自重的影响．

㈡ 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，主要的实验步骤如下：

前面的两个空我觉得比较简单。我就重点说第三个空吧。
机械效率是变大了。
理由是，悬挂点从A点移到C点，杠杆做的有用功Gh1大小没有变化；但是克服杠杆的重力所做额外功变小了。原因是杠杆向上移动的距离小了。根据公式可知，用用功一定时，额外功越小，机械效率越高，所以答案是变大了。

㈢ 某物理兴趣小组的同学，利用如图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件．（1）

（1）杠杆不在水平位置平衡，左端向下倾斜，则重心应向右移动，故应将右端的平衡螺母向右调节；实验前使杠杆在水平位置平衡，其目的是杠杆的重心恰好通过支点，消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，同时便于直接从杠杆上读出力臂；
（2）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来．因此第二组实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，力臂直接从杠杆上直接读取．
（3）因为表格中第2次实验F1L1=1×0.02=0.02，而F2L2=0.5×0.01=0.005，所以F1L1≠F2L2，故第2次实验数据有误；杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2）．
（4）如果实验次数太少，实验研究得出结论具有偶然性，不具有普遍性，实验结论必须在多次试验的基础上得出，这样才能有效地避免实验结果偶然性出现．
故答案为：（1）右；消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，便于直接从杠杆上读出力臂；（2）二；能在杠杆上直接读出力臂；（3）2；F1L1=F2L2；（4）避免实验结论的偶然性．

㈣ 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率．保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢

（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=

W有用
W总
×100%=
Gh1
Fh2
×100%，故A错误，B正确．
（2）由图示根据杠杆平衡条件可知，在水平位置拉升时：F×OB=G×OC，故C错误；
（3）若弹簧测力计始终竖直向上拉，动力臂与阻力臂的比值不变，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，测力计示数不变，故D错误．
故选B．

㈤ 物理兴趣小组的同学，利用如图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件．（1）如

（1）为了方便测量力臂，实验前，应首先对杠杆进行调节，若发现一端上翘，根据杠杆平衡的条件，将杠杆左、右两端的螺母向上翘的左端调节或一端的螺母向上翘的右端调节，直至杠杆在水平位置平衡．
（2）分析第3组数据：
F1L1=F2L2，
所以F2=

F1L1
L2
=
3N×5cm
15cm
=1N；
（3）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故选项A、C、D错误，选项B正确．
（4）设一个钩码重为G，杠杆上一个小格代表L，根据杠杆平衡条件得，杠杆的右端：2G×2L=4GL，
要使杠杆在水平位置平衡，杠杆的左端力和力臂的乘积也应该是4GL，所以在左边B处第1格处挂4个钩码．
（5）当弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉时，力臂变小，即L1＜4L，根据杠杆平衡条件得，2N×2L=F×L1，因为L1＜4L，所以F＞1N；
（6）由图知，A端较粗，所以A端力臂小于B端力臂，根据杠杆的平衡条件，GALA=GBLB，LA＜LB，所以GA＞GB．
故答案为：（1）右；力臂；（2）1；（3）B；（4）4；（5）大于；（6）＞．

㈥ 如图所示是某校物理实验小组探究杠杆平衡条件的实验装置．（1）在实验过程中，第一步是调节杠杆两端的螺

（1）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响．
杠杆在使用前右端低左端高，说明杠杆的左端上翘，左端和右端的平衡螺母都向上翘的左端移动．
（2）杠杆平衡条件F1L1=F2L2得，
实验1：2N×20cm=1N×L2，所以，L2=40cm．
实验2：1N×8cm=F2×4cm，所以，F2=2N．如表格：

实验序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2 20 1 40
2 1 8 2 4
（3）探究实验得出的结论是F1L1=F2L2．
（4）另一实验小组的同学只有一次实验数据，总结的实验结论很具有偶然性．
（5）进行多次实验的目的是获得多组实验数据，利用多组实验数据总结的实验结论具有普遍性．
故答案为：（1）便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；左；左；（2）如上表；（3）F1L1=F2L2；（4）只有一组实验数据得出的结论很具有偶然性；（5）使实验结论具有普遍性．

㈦ 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，

（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．

㈧ 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变,竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢

B

㈨ 某实验小组利用如图所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

（1）有用功为W 有 =Gh 1 ，总功W 总 =Fh 2 ，则机械效率的表达式η=
W 有
W 总
×100%=
Gh
Fs
×100%．
（2）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，因此要想提高该杠杆机械效率，需减小杠杆自重．
（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G?OA=F?OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G?OC=F?OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大．
故答案为：（1）
Gh
Fs
×100%；（3）减小杠杆的自重；（4）变大．

㈩ 在探究杠杆的平衡条件后，某实验小组用如图所示的装置验证杠杆的平衡条件．调节左边钩码的个数和悬挂位置

（1）力臂是指从支点到力的作用线的垂线段的长度，当弹簧测力计倾斜时OA不是F1的力臂，因此，不满足杠杆平衡的条件．
（2）设杠杆的一个小格为L，每个钩码的重力为G，
如果把左边的钩码去掉一个，左端的力和力臂的乘积是3G×4L，
由图可知，杠杆的右端的力臂为4L，由杠杆平衡条件可知，所以在杠杆的右端的4格处，挂3个钩码，可使杠杆平衡．
故答案为：（1）误将OA当成了F1的力臂；（2）4；3．

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