Question

3．如圖所示，在測定杠桿機械效率的實驗中，始終保持豎直向上緩慢拉動彈簧測力計，使掛在杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置：
（1）請在圖中畫出杠桿在虛線位置時，杠桿所受測力計拉力（為杠桿的動力）的力臂L₁，此杠桿式費力杠桿（選填“省力”、“費力”、“等臂”）．
（2）圖中測力計的示數(shù)F始終為2.5N，測力計上升的高度s為0.2m．物塊重G為1.5N，物塊上升高度h為0.3m，則拉力做的總功為0.5J，機械效率為90%．

Answer 1

分析 （1）支點到動力作用線的垂線段為動力臂；根據動力臂和阻力臂的關系判斷杠桿的種類；
（2）在實驗中，彈簧測力計向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；杠桿的機械效率可以根據公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$來計算．

解答 解：（1）過支點作動力作用線的垂線段，即動力臂L₁，如下圖所示：

動力臂小于阻力臂，因此是費力杠桿．
（2）提升物體做的有用功為：W_有=Gh=1.5N×0.3m=0.45J；
拉力做的總功為：W_總=FS=2.5N×0.2m=0.5J；
杠桿的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.45J}{0.5J}$×100%=90%．
故答案是：（1）見上圖；費力；（2）0.5J；90%．

點評 機械效率計算的關鍵是明確有用功和總功，一般來說，使用機械所用外力做的功是總功，而克服提升重物重力做的功是有用功．