机械效率实验(杠杆)

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2012~2013学年度第二学期八年级物理复习题

机械效率实验探究（三）——杠杆

姓名：____________________ 班级：____________________

“机械效率”是简单机械、功、机械效率等物理知识的综合应用，此类问题涉及有用功、额外功、总功、功率等诸多概念。

一、首先要明确的几个物理概念

（1）有用功是由使用机械的目的所决定的。当用杠杆提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W 有＝Gh 。

（2）额外功是克服杠杆本身重力和克服相互接触物体间的摩擦所做的功。对于杠杆而言，若忽略摩擦，W 额＝G 杠杆h 杆心。

（3）总功是指动力对所做的功。一般情况下使用杠杆时，动力做功W 总＝Fs 。

（4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”。而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功。即：W 总＝W 有＋W 额。

（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位 若不计杠杆的自重，则杠杆不做额外功，机械效率为100%；若考虑杠杆自重，提起杠杆自身所

做的功为额外功，提起重物所做的功为有用功，则机械效率为杆

物物

总有＋＝

＝＝W W W Fs Gh W W η。 （6）由于杠杆的重心一般在物体的几何中心，因此h 杆心＝

2

1

h 杆端；如果动力作用点在杆端，则有s ＝h 杆端＝2h 杆心；重物移动的距离则可以根据杠杆平衡条件求出Fl 1＝G 物l 2＋G 杆l 3（杠杆不水平，杠杆的力臂不能直接在杠杆上读出，但杠杆力臂和杠杆长成比例，可以认为s ＝l 1）

二、一题闯关

某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

①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，使杠杆保持水平；

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O 点位置不变），在此过

程中弹簧测力计的读数为F ，利用刻度尺分别测出A 、B 两点上升的高度为h 1、

h 2。 回答下列问题：

（1）实验中的有用功是：____________。（用已知或测量的物理量符号表示） （2）实验中的总功是：____________。（用已知或测量的物理量符号表示）

（3）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）

（4）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：____________。

复③ 2013年6月7日（星期五）

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（5）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，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”）。

（6）为了探究杠杆机械效率与钩码重是否有关，应该怎么设计实验？

①把一个钩码挂在A点，弹簧测力计在B点向上拉杠杆，读出弹簧测力计的示数，分别测出A、B两点上升的高度；

②______________________________________________________________________________；

③把三个钩码挂在A点，弹簧测力计在B点向上拉杠杆，读出弹簧测力计的示数，分别测出A、B两点上升的高度。

三、练习反馈

1.（2008·广东）如下图（左）所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景(杠杆的重力忽略不计)

（1）请在下表中把相关的数据填写完整

物体重G／N 物体上升的

高度h／cm

弹簧测力计

的示数F／N

弹簧测力计移动

的竖直距离s／cm

有用功

W有／J

总功

W总／J

机械效率

η／％

430

（2）为提高本实验中杠杆的机械效率，请提—条合理的建议：________________________。

2.（2009•江苏）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

次数钩码的

悬挂点

钩码的

总重G/N

钩码移动的

距离h/m

拉力

F/N

弹簧测力计移动的

距离s/m

机械效率

（%）

1A 1.50.100.70.371.4

2C 2.00.15 1.20.383.3

根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：________；请简要说明两条理由：

①______________________________________________________________________________；

②______________________________________________________________________________。

3.（2012·武汉）如图甲所示，我国“向阳红09”母船正在进行投放“蛟龙号”载人深潜器试验，

调控两根伸缩杆，使“∩”形架绕固定在甲板上的转轴转动至图甲所示位置时停止，然后由固定在“∩”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器。

处在图甲所示位置的“∩”形架可以简化为图乙中以O为支点的杠杆，OB表示“∩”形架，CD 表示两根伸缩杆，O到CD的距离为2m，OD、OE的长度分别为3m、6m。不考虑“∩”形架、两根伸缩杆和绞车的重力。

（1）请在图乙中画出投放深潜器时“∩”形架的动力和阻力示意图

（2）深潜器的质量为25t，总体积为24.5m3。在绞车缓慢向下释放深潜器至刚浸没的过程中，两根伸缩杆的总拉力最多减少多少牛？

4.（2012·武汉四月）平推杠铃架是一种健身器材，结

构如图所示，其中直杆ABCD是质量分布均匀的圆柱

体状杠铃杆：训练时人平躺在长凳上，双手将杠铃杆

反复向上推起，起到锻炼身体的作用。

(1)请在图中画出杠铃杆的重力的示意图。

(2)杠铃杆两侧可以装配杠铃片，杠铃片按质量可分

为5kg、15kg、20kg、25kg共5种型号。往空的杠铃杆上

安装杠铃片时，先将一个杠铃片套在杠铃杆的一端，再将

这个杠铃片水平向里推到图示位置，然后在杠铃杆的另一

侧安装一个相同的杠铃片。试通过计算说明，在上述安装

过程中，为了不使杠铃杆翻转，杠铃杆的质量至少应为多

大?