Question

在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

（1）如图a，杠杆上面有刻度，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，如图a，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在 位置平衡．

（2）图b和图c的操作相比，图 更方便，因为可以直接读出 ．

（3）图d中，若慢慢将弹簧测力计倾斜过来拉杠杆，仍使杠杆在水平位置平衡，它的示数将变 ，因为 ．

（4）经过多次实验，得出实验结论后，小明同学想利用图e装置测出杠杆提升钩码时的机械效率：

①图e所示实验中，每个钩码重0.5N，弹簧测力计竖直向上拉杠杆，它的示数为4N，当钩码上升6cm时，杠杆上的C点上升3cm，则此时杠杆的机械效率ηa= ．

②杠杆的机械效率跟钩码悬挂的位置到底有没有关系呢？如图f，他仍然竖直向上拉杠杆使C点上升3cm，若支点处的摩擦力可以忽略不计，经分析可知此时杠杆的机械效率ηb与ηa相比 （变大/变小/不变）．接下来可以进行实验，收集数据，通过实践证明我们的分析是否正确．

 

Answer 1

（1）右；水平；（2）2；力臂；（3）大；拉力的力臂变小了；（4）75%；变小

【解析】

试题分析：（1）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；

（2）从测量力臂的角度分析那个图更方便；

（3）拉力的方向是倾斜的，力的方向与杠杆不垂直，力臂不能从杠杆上读出，此时力臂变小，根据杠杆的平衡条件分析弹簧测力计示数变化．

（4）①在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η=来计算．

②将钩码的悬挂点从A点移至B点，改变了钩码重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析，改变机械效率的高低．

【解析】
（1）杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；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．

（2）由图可知，图b的力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此图2更方便；

（3）弹簧测力计在C处竖直向上拉时，拉力的方向竖直向上与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力变大，弹簧测力计的示数变大．

（2）①W有用=Gh=3×0.5N×0.06m=0.09J；

W总=FS=4N×0.03m=0.12J；

ηa=×100%=×100%=75%，

②钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G?OA=F?OC；悬挂点移至B点时，由杠杠的平衡条件得G?OB=F?OC，经对比发现，由OA到OB力臂变小，所以有用功减小，仍然竖直向上拉杠杆使C点上升3cm，拉力和阻力臂不变，因此由η=可知，杠杆的机械效率变小．

故答案为：（1）右；水平；（2）2；力臂；（3）大；拉力的力臂变小了；（4）75%；变小．