Question

6．小明在探究利用杠桿做功的實踐活動中，把重G為15N的重物掛在杠桿的中點，用手豎直提起棒的一端，使物體緩慢勻速提升，如圖所示．
（1）不計杠桿自身重力和摩擦，求拉力F的大小？
（2）如果杠桿是一根質(zhì)量均勻、重為5N的硬棒，若在2s內(nèi)將重物提升了0.1m，則小明使用杠桿所做的有用功是多大？機械效率是多大？

Answer 1

分析 （1）由于拉力總是豎直向上的，重物掛在杠桿的中點，所以動力臂是阻力臂的2倍．根據(jù)杠桿平衡條件求出拉力大�。�
（2）知道重物上升的距離和時間，根據(jù)速度公式求出速度大�。恢�道重物重力和重物上升的距離，根據(jù)W=Gh求出有用功，知道杠桿在重力和杠桿中點上升的距離，根據(jù)W=Gh求出額外功；求出總功；根據(jù)機械效率公式求出機械效率．

解答 解：（1）由杠桿原理可知：FL₁=GL₂，即$\frac{F}{G}=\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}=\frac{1}{2}$，F(xiàn)=7.5N．
（2）所做的有用功為：W_有用=Gh=15N×0.1m=1.5J，
所做的額外功為：W_額外=G_桿h=5N×0.1m=0.5J，
總功為：W_總=W_有用+W_額外=1.5J+0.5J=2J，
機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}=\frac{1.5J}{2J}$×100%=75%．
答：（1）不計杠桿自身重力和摩擦，拉力F是7.5N．（2）小明使用杠桿所做的有用功為1.5J．機械效率是75%．

點評 對于已知機械效率或要求機械效率的問題，想法求出有用功、總功，根據(jù)機械效率公式求出未知量．