Question

【题目】小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，杠杆一端固定，中点处挂有一重力G为20N的重物，现用手竖直提起杠杆的另一端，使物体缓慢匀速提升（摩擦忽略不计）．
（1）若不计杠杆自重，求拉力F的大小？
（2）若杠杆是一根自重为5N、材料均匀的硬棒，将重物提升的高度h为0．L0m，小明使用杠杆所做的有用功W有用为多大？机械效率η是多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：由杠杆原理可知：FL1=GL2，即 = = ，F= G= ×20N=10N．
（2）解：W有用=Gh=20N×0.1m=2J，

W额外=G杆h=5N×0.1m=0.5J，

W总=W有用+W额外=2J+0.5J=2.5J，

η= ×100%= ×100%=80%．

【解析】（1）由于拉力总是竖直向上的，重物挂在杠杆的中点，所以动力臂是阻力臂的2倍．根据杠杆平衡条件求出拉力大小．（2）知道重物重力和重物上升的距离，根据W=Gh求出有用功，知道杠杆在重力和杠杆中点上升的距离，根据W=Gh求出额外功；求出总功；根据机械效率公式求出机械效率．
【考点精析】利用杠杆的平衡条件对题目进行判断即可得到答案，需要熟知杠杆平衡：杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，称为杠杆平衡．杠杆平衡是力和力臂乘积的平衡，而不是力的平衡．杠杆平衡的条件：动力 ×动力臂 = 阻力 ×阻力臂即：F1 L1 = F2 L2可变形为 ：F1 / F2 = L1 / L2．