探究杠杆的机械效率
考点一：实验评估与拓展
1.如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个
(1)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡;于是小明便得出了杠杆的平衡条件为么？
（2）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:
（3）小明用如图丙所示的实验装置继续研究“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 = （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2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．
(>/=/<)
。他这样得出的结论是否合理？ ．为什
（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，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．（不考虑摩擦）
①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点匀速将杠杆拉至图中虚线位置，示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1=______．（用字母表示）
②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2______η1．
③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηA______ηB． （2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时的机械效率分
别为ηC和ηD，则ηC______ηD（以上三空均选填“＜”“=”或“＞”）． 3.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．
（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上______拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η=______．（用用已知或测量物理量的符号表示）
（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将______（大于/等于/小于）F1，此次弹簧测力计做的功将______（大于/等于/小于）第一次做的功，杠杆的机械效率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比______（最大/最小/三次相等）． （4）本实验中，影响杠杆机械效率的主要因素是：______． 考点二：实验数据分析
1.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，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）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数据：
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______ 。
2.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：
（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。
参考答案
考点一：实验评估与拓展
1.如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个
(1)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡;于是小明便得出了杠杆的平衡条件为么？
（2）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:
（3）小明用如图丙所示的实验装置继续研究“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 = （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
(>/=/<)
。他这样得出的结论是否合理？ ．为什
【答案】（1）不合理 结论具有偶然性（结论没有普遍性） （ 2）避免杠杆自重对标杆平衡的影响 （ 3）【解析】
（ 1）杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2），只通过一次测量，数据具有偶然性，不具备普遍性；
（2）图2中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大； （ 3）杠杆的机械效率：
；
＞ ＞
根据图示可知，将钩码移动到B点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′＞F；
将钩码移至B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即η′＞η。
故答案为：
（ 1）不合理；结论具有偶然性（结论没有普遍性）； （ 2）避免杠杆自重对标杆平衡的影响； （ 3）
；＞；＞。
2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．
（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，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．（不考虑摩擦）
①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点匀速将杠杆拉至图中虚线位置，示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1=______．（用字母表示）
②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2______η1．
③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηA______ηB． （2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηC和ηD，则ηC______ηD（以上三空均选填“＜”“=”或“＞”）． 【答案】
＞ ＜ =
【解析】解：（1）①在实验过程中，有用功是W有用=Gh，总功是W总=Fs，所以杠杆的机械效率是：η===；
②将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，所做的额外功相同，有用功增加，即有用功占总功的比值变大，所以此时的机械效率变大，即η2＞η1．
③将同一物体由悬挂的A点变为B点时，物体的力臂变大，由杠杆的平衡条件可知拉力F变大；杠杆提升的高度减
小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大．
（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时，所做的有用功相同，额外功也相同，故总功相同，根据机械效率公式可知，机械效率相同． 故答案为：（1）①
；②＞；③＜；（2）=．
3.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．
2020届中考物理一轮复习考点练习题卷：探究杠杆的机械效率
