Question

【题目】物理实验复习时，小华和小明再探究有关杠杆平衡的问题：

（1）小华先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如甲图所示的钩码后，杠杆的左端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将__________即可。

（2）小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认为原因是_______________。

（3）他们认为（2）问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为______。

（4）杠杆处于图乙所示位置时，小华同学就在杠杆上挂钩码进行实验，小明认为这样操作会对实验产生以下影响：

①杆自身重力可能会对实验产生影响

②可能不便于测量力臂或出现力臂测量错误

③无法得出杠杆平衡条件

你认为正确的是________。

A.①② B.①③ C.②③

（5）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：

根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？

答：______；请简要说明一条理由：__________________________

Answer 1

【答案】取下2个钩码挂到右侧钩码下 水平位置时动力臂为0杠杆无法平衡 二分之一FL A 不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置（仅根据一次对比实验所得的结论是不可靠的）

【解析】

（1）根据杠杆的平衡条件计算不改变钩码总数和悬挂点位置时，挂钩码情况；（2）分析F作用下其力臂变化情况，根据杠杆的平衡条件找到原因；（3）分析F在杠杆从竖直位置转过30°的过程中F水平移动距离，根据W=Fs计算拉力F做的功．(4) 调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态，这时杠杆的重心在支点上，使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，且便于测量力臂．(5)通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论．分析机械效率的影响因素采取控制变量法．

(1)力臂等于支点到力的作用线的垂直距离，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，便于测量力臂。若每个钩码重为G，杠杆上每格长L，由图甲，左侧力与力臂的乘积：5G×4L=20GL，右侧力与力臂的乘积：2G×3L=6GL，因为：20GL>6GL，所以杠杆左侧下降；如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，设从左侧取下n个钩码挂到右侧，则：(5n)G×4L=(2+n)G×3L，解得：n=2，即需将左侧2个钩码挂到右侧即可；

(2)由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时F的作用线通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡；

(3)图乙中,杠杆从竖直位置转过30的过程,立杆、OA和水平距离三者形成一个直角三角形,其中两个角分别为30和60，由几何知识可知，F水平移动距离为OA长的一半,即L，所以拉力F做的功：W=Fs=F×L=FL.

（4）杠杆处于图甲所示位置时，杠杆没有调平就挂上钩码进行实验，杠杆的重心不在支点上，杠杆的自重对杠杆平衡产生影响，故①正确；杠杆不在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，不便于测量力臂，不便于得出杠杆的平衡条件，但在测量方法正确时可以得出杠杆的平衡条件。故②正确，③错误。故选A.

（5）分析机械效率的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持钩码所挂位置不变，而实验中，两次钩码悬挂的位置是不同的；同时，还应进行多次实验，分析多组数据，才能得出有说服力的正确结论，只凭一次实验数据做出结论是不科学的．