Question

小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，把重G为15N的重物挂在杠杆的中点，用手竖直提起棒的一端，使物体缓慢匀速提升，如图所示．
（1）不计杠杆自身重力和摩擦，求拉力F的大小？
（2）如杠杆是一根重为5N、质量均匀的硬棒，若在2s内将重物提升了0.1m，则小明使用杠杆所做的有用功是多大？机械效率是多大？拉力的功率是多大？

Answer 1

（1）7.5N （2）1.5J  75%  1W

试题分析：这是一个杠杆，物体挂在杠杆中点，物体对杠杆的拉力为阻力，拉力为动力，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件，可以求出拉力F的大小。
由杠杆原理可知：FL₁=GL₂，即F/G=L₂/L₁=1/2，F="G/2=7.5N"
在杠杆中人的拉力做功是总功，克服物体的重力做功是有用功，W_有用=Gh=15N×0.1m=1.5J，杠杆的重力作用在杠杆的中点，克服杠杆重力做功是额外功，W_额外=G_杆h=5N×0.1m=0.5J，W_总= W_有用+W_额外=1.5J+0.5J=2J，杠杆的机械效率为 。拉力的功率为。