江苏省 苏科版 初三物理 下学期 第十一章 简单机械和功 汇编之杠杆机械效率(有答案)

第十一章简单机械和功汇编之杠杆机械效率1.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时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。

（1）实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。

弹簧测力计的示数为F，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计移动距离为s，则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）请写出使用该杠杆提升重物，影响杠杆机械效率大小的一个因素：。

（3）本次实验中，若提升的钩码重一定，只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，保持测力计移动距离s不变，则杠杆的机械效率将(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

2.小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。

实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速。

（1）拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h =0.2m,弹簧测力计的示数为F=50 N，其移动的距离为s =0.5m，则杠杆的机械效率η=（2）若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率将(变大/变小/不变);（3）若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为Fˈ，杠杆的机械效率为ηˈ，若不计转轴O处的摩擦，则: FˈF,ηˈη(>/=/<)。

3.小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”．实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为S，则杠杆的机械效率η= (用题中字母表示)．若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F′(>/=/<)F，杠杆的机械效率η′(>/=/<)η。

4.用如下图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。

（1）实验时，要竖直向上（填“匀速”或“变速”）拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。

图中杠杆属于杠杆（填“省力”、“费力”或“等臂”）。

（2）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为N，钩码总重G 为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m，则杠杆的机械效率为%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：。

（3）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.42 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：；请简要说明两条理由：①②。

四、综合题（3小题，共25分）要求：（1）语言表示要简练、准确。

（2）写出必要的运算和推理过程；（3）带单位计算。

5.小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。

实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。

问：（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时有用功为______J，总功为______J，机械效率η1为_______。

（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。

问：人的拉力F 与第一次相比______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；有用功W有用与第一次相比______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；比较此时的机械效率η2______η1（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

6.用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率。

实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。

（1）实验中，测力计的示数F为______N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h 为0.1m，若OC=30cm，则杠杆的机械效率为______%。

（2）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B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______（填“变大”、“变小”或“不变”）7.用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表：悬挂点钩码重力G/N钩码上升高度h/m拉力的大小F/N拉力移动距离s/m机械效率ηA 6 0.2 3 0.6 66.7%B 6 0.2 5 0.3（1）钩码挂在B点时的机械效率η=______（2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点______（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：______。

（3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为______（4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______（填“变大”、“变小”或“不变”）8.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为_____N，钩码总重G 为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为______%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：_________________．（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码上升高度h/m拉力F/N测力计上升高度s/m机械效率η/%1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.42 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3根据表中数据，________(能/不能)得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论.原因是 . (写出一条即可)若将相同的钩码从A点移到B点并提高相同的高度,则杠杆的机械效率会_____(变大/变小/不变)9.测量杠杆的机械效率用如图所示的装置实验，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆下面的钩码缓慢上升．(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：．(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：如果仅就表中数据，能否得出：“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论，并简要说出依据？答：．10.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。

O为杠杆的转轴，不计摩擦。

实验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。

（图中杠杆为质量分布均匀的直棒）下表是提升物体时采集到的数据：实验序号物重G（N）拉力（N）A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m杠杆的效率① 2 5 0.04 0.02② 4 9 0.04 0.02 89%③ 2 5 0.06 0.03 80%④ 6 13 0.04 0.02 92% （1）第①组实验中，杠杆的机械效率为。

（2）由三组实验，可以初步得出的结论：相同的杠杆，提升的物体越重效率越高。

（3）该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重，分析实验数据可知道杠杆的自重为N。

答案和解析×100％1.【答案】（1）GℎFs（2）杠杆的自重（3）变大【解析】【分析】（1）根据，表示出杠杆的机械效率；（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，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；（3）根据杠杆平衡条件进行分析；通过分析有用功和额外功的变化得出机械效率的变化。

本题考查杠杆机械效率的测量，正确理解有用功和总功的含义，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式，知道提高机械效率的方法。

【解答】（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G•OA=F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G•OC=F •OB，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。

故答案为：（1）；（2）杠杆的自重；（3）变大。

2.【答案】（1）80%；（2）变大；（3）>；=【解析】【分析】本题考查杠杆平衡条件、研究“杠杆的机械效率”及机械效率及其比较。

（1）由代入数值求解；（2）由分析，当G码变化时，η的变化情况；（3）由图分析，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到 Q 点，仍将钩码匀速提升h 的高度，此时阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可以得到动力变化情况；由于有用功和额外功均不变，则总功不变，由可以分析得到机械效率变化情况。

【解答】（1）由，故填80%；（2）由分析，当G码变大，W有用变大，而W额外不变，所以η变大，故填变大；（3）由图分析，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到 Q 点，仍将钩码匀速提升h 的高度，此时阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可以得到动力将变大故填“>”；由于有用功和额外功均不变，则总功不变，由可以分析得到机械效率不变，故填“=”。

故答案为：（1）80%；（2）变大；（3）>；=。

3.【答案】Gℎ；> ；>Fs【解析】【分析】本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式和杠杆的平衡条件是关键。