Question

17．如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)．

（1）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在原位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F_A×OA=F_B×OB．他這樣得出的結(jié)論是否合理？不合理．為什么？一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性，尋找普遍規(guī)律．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿有自重．
（3）小明用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置繼續(xù)研究“杠桿的機(jī)械效率”．實(shí)驗(yàn)時(shí)，將總重為G的鉤碼掛在杠桿A處，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，鉤碼上升的高度為h，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，其移動(dòng)的距離為S，則杠桿的機(jī)械效率η=$\frac{Gh}{Fs}$（用題中字母表示）．若將鉤碼移動(dòng)到B點(diǎn)，仍將它勻速提升h的高度，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′＞（＞/=/＜） F，杠桿的機(jī)械效率η′＞（＞/=/＜）η．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律．
（2）圖乙中，支點(diǎn)位于動(dòng)力和阻力的右側(cè)，彈簧測(cè)力計(jì)不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響．
（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$表示出杠桿的機(jī)械效率；
根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行分析；通過(guò)分析有用功和額外功的變化得出機(jī)械效率的變化

解答 解：（1）只通過(guò)一次測(cè)量，數(shù)據(jù)具有偶然性，不具備普遍性，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性，尋找普遍規(guī)律；
（2）圖乙中，杠桿的重心不在支點(diǎn)上，杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計(jì)算出來(lái)的數(shù)值偏大．
（3）杠桿的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$；
根據(jù)圖示可知，將鉤碼移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，阻力和動(dòng)力臂都不變，阻力臂增大，由F₁L₁=F₂L₂可知，動(dòng)力將增大，即F′＞F；
將鉤碼移至B點(diǎn)，提升相同高度，有用功相同，彈簧測(cè)力計(jì)豎直移動(dòng)的距離不同，B點(diǎn)時(shí)杠桿上上升的高度小些，做的額外功小些，所以機(jī)械效率變大，即η′＞η．
故答案為：（1）不合理；一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性，尋找普遍規(guī)律；（2）杠桿有自重；（3）$\frac{Gh}{Fs}$；＞；＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查杠桿機(jī)械效率的測(cè)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)式和杠桿的平衡條件是關(guān)鍵．