问题补充:
小明利用杠杆做了两个小实验:
A:“探究杠杆的平衡条件”
(1)当杆杠静止在图(甲)所示的位置时,杆杠处于________(“平衡”或“不平衡”)状态,此时应调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样做是为了________;
(2)实验中改变支点两侧的钩码位置和个数,用同样的方法一般要做三次,得到三组数据并进行分析.这样做的目的是________.
(3)在图(乙)中使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小与杠杆平衡条件不相符.其原因是:________.
B:“探究杠杆的机械效率”
如图丙所示装置,每个钩码的质量为m,O为支点.
(1)他将2只钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η=________.(用物理量的符号表示)
(2)他将2只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度为h2,则弹簧测力计的示数将________(大于/等于/小于)F1,此次弹簧测力计做的功将________(大于/等于/小于)第一次做的功.
(3)他将3只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度仍为h2,则第3次杠杆的机械效率与前两次相比________(最大/最小/三次相等).
答案:
解:
A、(1)如图(甲)杠杆处于静止状态,所以杠杆处于平衡状态.但是杠杆右端上翘,没有在水平位置平衡,调节两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测出力臂大小.
(2)改变支点两侧的钩码位置和个数,一般要做三次实验,得到三组数据并进行分析,得出的实验结论具有普遍性,避免偶然性.
(3)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,拉力的方向与杠杆不垂直,力臂不等于从杠杆标尺刻度上直接读出的,因此测出的拉力大小与杠杆平衡条件不相符,从杠杆上直接读取不是拉力的力臂.
B、(1)有用功为W有=Gh2=2mgh2,总功W总=F1h1,则机械效率的表达式η=×100%=×100%.
(2)钩码的悬挂点在B点时,由杠杠的平衡条件得F1?OA=G?OB;悬挂点移至C点时,由杠杠的平衡条件得F2?OA=G?OC;从图中可以看出,由OB到OC力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功.
(3)因为第一次与第二次的有用功相等,并且第二次的额外功小,因为机械效率等于有用功与总功的比值,因此第一次的机械效率小于第二次的机械效率;
将3只钩码悬挂在C点时,物体升高的高度不变,物重增加,由W有=Gh2可得,有用功变大,但杠杆提升的高度与第二次相同,额外功与第二次相同,又因为机械效率等于有用功与总功的比值,因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率.
综上所述,第三次的机械效率最大.
故
小明利用杠杆做了两个小实验:A:“探究杠杆的平衡条件”(1)当杆杠静止在图(甲)所示的位置时 杆杠处于________(“平衡”或“不平衡”)状态 此时应调节杠杆两端