Question

A：某小組研究“杠桿平衡條件”，

（1）當(dāng)杠桿靜止在如圖甲所示位置時(shí)，處于______（“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)．此時(shí)調(diào)節(jié)兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做是為了______．
（2）實(shí)驗(yàn)中改變鉤碼位置和個(gè)數(shù)，一般要做三次，其目的是______．
（3）如圖乙所示，彈簧測力計(jì)在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動(dòng)杠桿，仍使杠桿在水平位置保持平衡，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將______（選填“變大”、“變小”或“保持不變”），其原因是______．
B：如圖丙所示為研究“杠桿機(jī)械效率”的裝置，每個(gè)鉤碼重為G，O為支點(diǎn)．
（1）將2只鉤碼掛在B點(diǎn)，在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，拉力為F₁，測得A、B兩點(diǎn)上升的高度分別為h₁、h₂，則杠桿的機(jī)械效率為η=______．（用物理量的符號(hào)表示）
（2）將2只鉤碼掛在C點(diǎn)，在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使C點(diǎn)上升高度為h₂，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將______（大于/等于/小于）F₁．
（3）將3只鉤碼掛在C點(diǎn)，在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使C點(diǎn)上升高度仍為h₂，則與前兩次相比，第三次杠桿的機(jī)械效率______（最大/最小/三次相等）．

Answer 1

解：A：（1）杠桿靜止在如圖甲所示位置，杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，目的是便于從杠桿上測量力臂，同時(shí)是為了讓杠桿的重心在支點(diǎn)上，可避免杠桿自重的影響；
（2）在多次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過分析才能得出結(jié)論，排除偶然性，得到普遍的規(guī)律．
（3）杠桿在水平位置平衡，阻力、阻力臂不變，彈簧測力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，動(dòng)力臂變小，動(dòng)力變大，所以彈簧測力計(jì)示數(shù)會(huì)變大；
B：（1）有用功為W_有=Gh₂=2mgh₂，總功W_總=F₁h₁，則機(jī)械效率的表達(dá)式η=×100%=×100%；
（2）鉤碼的懸掛點(diǎn)在B點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得F₁?OA=G?OB；懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得F₂?OA=G?OC；從圖中可以看出，由OB到OC，力臂變大，所以彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大；
（3）因?yàn)榈谝淮闻c第二次的有用功相等，并且第二次的額外功小，因?yàn)闄C(jī)械效率等于有用功與總功的比值，因此第一次的機(jī)械效率小于第二次的機(jī)械效率；
將3只鉤碼懸掛在C點(diǎn)時(shí)，物體升高的高度不變，物重增加，由W_有=Gh₂可得，有用功變大，但杠桿提升的高度與第二次相同，額外功與第二次相同，又因?yàn)闄C(jī)械效率等于有用功與總功的比值，因此第三次的機(jī)械效率大于第二次的機(jī)械效率．
綜上所述，第三次的機(jī)械效率最大．
故答案為：A：（1）平衡；便于測量力臂，同時(shí)消除杠桿自身重對(duì)杠桿平衡的影響；（2）得到的結(jié)論具有普遍性；（3）變大；其力臂減小；
B：（1）×100%；（2）大于；（3）最大．
分析：（1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)；使杠桿在水平位置平衡，這是為了便于測量力臂，同時(shí)使杠桿所受的重力通過支點(diǎn)，從而可以不考慮杠桿自身的重力對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)的影響；
（2）實(shí)驗(yàn)規(guī)律應(yīng)建立在多次測量的基礎(chǔ)上，以避免得到偶然性的結(jié)論；
（3）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂進(jìn)行判斷；
（4）使用杠桿克服鉤碼的重力做功，有用功等于克服鉤碼重力做的功，總功等于彈簧測力計(jì)的拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（5）從圖中可以看出，將2只鉤碼懸掛在C點(diǎn)時(shí)，重力的力臂大于在B點(diǎn)重力的力臂，而動(dòng)力臂不變，根據(jù)杠桿平衡的條件可知彈簧測力計(jì)的示數(shù)的變化情況；
（6）分析有用功、額外功的變化，然后根據(jù)機(jī)械效率公式即可得出正確結(jié)果．
點(diǎn)評(píng)：（1）杠桿平衡條件應(yīng)用比較廣泛，利用杠桿平衡條件可以判斷杠桿是否平衡、力臂大小、力的大小等．
（2）本題考查杠桿機(jī)械效率的測量，把握有用功、總功的計(jì)算方式，明確機(jī)械效率的表達(dá)式，知道總功等于有用功與額外功之和．