Question

【题目】某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2

回答下列问题：

(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________。(用已知或测量的物理量符号表示)

(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________

(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】（1）；（2）杠杆的自重；（3）变大

【解析】（1）使用杠杆提升钩码时，有用功等于克服钩码重力做的功，为W有=Gh1，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，为W总=Fh2，机械效率等于有用功和总功的比值；（2）机械效率是有用功和总功的比值，它反映了有用功在总功中所占比例的大小，也反映了额外功所占比例的大小，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；本实验中有用功是克服钩码重力做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．（3）将钩码的悬挂点从A点移至C点，改变了钩码重力的力臂。钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得GOA=FOB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得GOC=FOB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大。将钩码提升相同的高度，有用功不变；因为重力的力臂变大，拉力的力臂是不变的，所以当把钩码提升到相同高度时，杠杆提升的高度减小，而克服杠杆自重做的额外功减小，因此杠杆的机械效率变大．