Question

17．如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個．

（1）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個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．他這樣得出的結論是否合理？不合理．為什么？一次實驗具有偶然性，應多次實驗，避免偶然性，尋找普遍規(guī)律．
（2）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明同學利用如圖乙所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測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驗裝置繼續(xù)研究“杠桿的機械效率”．實驗時，將總重為G的鉤碼掛在杠桿A處，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，鉤碼上升的高度為h，彈簧測力計的示數(shù)為F，其移動的距離為S，則杠桿的機械效率η=$\frac{Gh}{Fs}$（用題中字母表示）．若將鉤碼移動到B點，仍將它勻速提升h的高度，則彈簧測力計的示數(shù)F′＞（＞/=/＜） F，杠桿的機械效率η′＞（＞/=/＜）η．

Answer 1

分析 （1）實驗時，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律．
（2）圖乙中，支點位于動力和阻力的右側，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉動產(chǎn)生了影響．
（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$表示出杠桿的機械效率；
根據(jù)杠桿平衡條件進行分析；通過分析有用功和額外功的變化得出機械效率的變化

解答 解：（1）只通過一次測量，數(shù)據(jù)具有偶然性，不具備普遍性，應多次實驗，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上，杠桿的重力對杠桿轉動產(chǎn)生了影響，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數(shù)值偏大．
（3）杠桿的機械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$；
根據(jù)圖示可知，將鉤碼移動到B點時，阻力和動力臂都不變，阻力臂增大，由F₁L₁=F₂L₂可知，動力將增大，即F′＞F；
將鉤碼移至B點，提升相同高度，有用功相同，彈簧測力計豎直移動的距離不同，B點時杠桿上上升的高度小些，做的額外功小些，所以機械效率變大，即η′＞η．
故答案為：（1）不合理；一次實驗具有偶然性，應多次實驗，避免偶然性，尋找普遍規(guī)律；（2）杠桿有自重；（3）$\frac{Gh}{Fs}$；＞；＞．

點評 本題考查杠桿機械效率的測量，把握有用功、總功的計算方式，明確機械效率的表達式和杠桿的平衡條件是關鍵．