小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,每个钩码的质量为m,O为支点.
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解题思路:

(1)为了测定机械效率,应竖直向上匀速拉动测量计,这样受力才平衡;

有用功为

,总功

则机械效率的表达式

(2)钩码的悬挂点在

B

点时,由杠杠的平衡条件得

F

1

O

A

=

G

O

B

;悬挂点移至

C

点时,由杠杠的平衡条件得

F

2

O

A

=

G

O

C

;从图中可以看出,由

OB

OC

力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功,机械效率变大;

(3)因为第一次与第二次的有用功相等,并且第二次的额外功小,因为机械效率等于有用功与总功的比值,因此第一次的机械效率小于第二次的机械效率;

3

只钩码悬挂在

C

点时,物体升高的高度不变,物重增加,由

W

=

G

h

2

可得,有用功变大,但杠杆提升的高度与第二次相同,额外功与第二次相同,又因为机械效率等于有用功与总功的比值,因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率。

综上所述,第三次的机械效率最大。

(4)由以上分析可知,所做的额外功是提升杠杆本身所做的功,而额外功越多,机械效率越低,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆和自重。

(1)匀速  2mgh 2/Fh 1(2)大于 小于 变大 (3)最大 (4)杠杆的自重

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