Question

20．在探究利用杠桿做功的實驗中，所用杠桿是一根重5N、質(zhì)量分布均勻的硬棒．把棒的一端固定在O點，將重為15N的重物掛在棒的中點A，然后用手豎直提起棒的另一端B（如圖所示，一切摩擦不計）．
（1）若我們把重物提升了10cm，則使用杠桿所做的有用功為1.5J，機械效率為75%．
（2）若只將重物的懸掛點由A移至C，而O、B位置不變，仍使棒的B端提升同樣的高度，與（1）相比，杠桿的機械效率將變高（選填“變高”、“變低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）有用功是對重物做的功，用W_有用=Gh計算；
根據(jù)W_總=W_有用+W_額計算出總功；
最后由效率公式求出杠桿的機械效率；
（2）分析此種情況下有用功、額外功的變化，得出有用功在總功中的比值變化，得出結(jié)論．

解答 解：（1）有用功W_有=Gh=15N×10×10-2m=1.5J；
重心在棒的重點，其提升的高度與物體上升高度相同，則額外功W_額=G_桿h=5N×0.1m=0.5J，
總功W_總=W_有用+W_額=1.5J+0.5J=2.0J，
機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1.5J}{2J}$×100%=75%；
（2）只將重物的懸掛點由A移至C，而O、B位置不變，仍使棒的B端提升同樣的高度，物體被提升的高度增大，根據(jù)W_有用=Gh，所做的有用功增大，而克服桿本身重力做功不變，即額外功不變，可知有用功在總功中所占比例增大，機械效率提高．
故答案為：（1）1.5；75%；（2）變高．

點評 本題是有關杠桿機械效率的分析，關鍵掌握利用杠桿提升時，額外功是克服物體本身重力做的功．