機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)(杠桿)

1、復(fù) 2013年6月7日（星期五）武漢市第十九初級中學(xué)20122013學(xué)年度其次學(xué)期八班級物理復(fù)習(xí)題機(jī)械效率試驗(yàn)探究（三）杠桿姓名：_ 班級：_“機(jī)械效率”是簡潔機(jī)械、功、機(jī)械效率等物理學(xué)問的綜合應(yīng)用，此類問題涉及有用功、額外功、總功、功率等諸多概念。一、首先要明確的幾個物理概念（1）有用功是由使用機(jī)械的目的所打算的。當(dāng)用杠桿提升物體時，克服物體重力做的功就是有用功，W有Gh。（2）額外功是克服杠桿本身重力和克服相互接觸物體間的摩擦所做的功。對于杠桿而言，若忽視摩擦，W額G杠桿h桿心。（3）總功是指動力對所做的功。一般狀況下使用杠桿時，動力做功W總Fs。（4）由功的原理：“動力對機(jī)械所做的功等于

2、機(jī)械克服阻力所做的功”。而機(jī)械克服阻力所做的功就包含了有用功和額外功。即：W總W有W額。（5）機(jī)械效率是有用功與總功的比值，只能小于1（抱負(fù)狀態(tài)下可能等于1），并且無單位若不計杠桿的自重，則杠桿不做額外功，機(jī)械效率為100%；若考慮杠桿自重，提起杠桿自身所做的功為額外功，提起重物所做的功為有用功，則機(jī)械效率為。（6）由于杠桿的重心一般在物體的幾何中心，因此h桿心h桿端；假如動力作用點(diǎn)在桿端，則有sh桿端2h桿心；重物移動的距離則可以依據(jù)杠桿平衡條件求出Fl1G物l2G桿l3（杠桿不水平，杠桿的力臂不能直接在杠桿上讀出，但杠桿力臂和杠桿長成比例，可以認(rèn)為sl1）二、一題闖關(guān)某試驗(yàn)小組利用圖示裝置

3、爭辯杠桿的機(jī)械效率，試驗(yàn)的主要步驟如下：用輕繩懸掛杠桿一端的O點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計，使杠桿保持水平；豎直向上拉動彈簧測力計緩慢勻速上升（保持O點(diǎn)位置不變），在此過程中彈簧測力計的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2?；卮鹣铝袉栴}：（1）試驗(yàn)中的有用功是：_。（用已知或測量的物理量符號表示）（2）試驗(yàn)中的總功是：_。（用已知或測量的物理量符號表示）（3）杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為_。（用已知或測量的物理量符號表示）（4）本次試驗(yàn)中，若提升的鉤碼重肯定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是：_。（5）若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至

4、C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將_（填“變大”、“變小”或“不變”）。（6）為了探究杠桿機(jī)械效率與鉤碼重是否有關(guān)，應(yīng)當(dāng)怎么設(shè)計試驗(yàn)？把一個鉤碼掛在A點(diǎn)，彈簧測力計在B點(diǎn)向上拉杠桿，讀出彈簧測力計的示數(shù)，分別測出A、B兩點(diǎn)上升的高度；_；把三個鉤碼掛在A點(diǎn)，彈簧測力計在B點(diǎn)向上拉杠桿，讀出彈簧測力計的示數(shù)，分別測出A、B兩點(diǎn)上升的高度。三、練習(xí)反饋1. （2008·廣東）如下圖（左）所示是小明測量杠桿機(jī)械效率的試驗(yàn)情景(杠桿的重力忽視不計)（1）請在下表中把相關(guān)的數(shù)據(jù)填寫完整物體重GN物體上升的高度hcm彈簧測力計的示數(shù)FN彈簧測力計移動的豎直距離scm有

5、用功W有J總功W總J機(jī)械效率430（2）為提高本試驗(yàn)中杠桿的機(jī)械效率，請?zhí)釛l合理的建議：_。 2. （2009江蘇）用如圖所示的試驗(yàn)裝置測量杠桿的機(jī)械效率。試驗(yàn)時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。（1）試驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為_N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上上升度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機(jī)械效率為_%。請寫出訪用該杠桿做額外功的一個緣由：_。（2）為了進(jìn)一步爭辯杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該試驗(yàn)裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn)，測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：次數(shù)鉤碼的懸掛點(diǎn)鉤碼的總重G/N鉤碼移動的

6、距離h/m拉力F/N彈簧測力計移動的距離s/m機(jī)械效率（%）1A1.50.100.70.371.42C2.00.151.20.383.3依據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：_；請簡要說明兩條理由：_；_。3. （2012·武漢）如圖甲所示，我國“向陽紅09”母船正在進(jìn)行投放“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器試驗(yàn)，調(diào)控兩根伸縮桿，使“”形架繞固定在甲板上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動至圖甲所示位置時停止，然后由固定在“”形架頂部的絞車通過鋼纜釋放深潛器。處在圖甲所示位置的“”形架可以簡化為圖乙中以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，OB表示“”形架，CD表示兩根伸縮桿，O到CD的距離為

7、2m，OD、OE的長度分別為3m、6m。不考慮“”形架、兩根伸縮桿和絞車的重力。（1）請在圖乙中畫出投放深潛器時“”形架的動力和阻力示意圖（2）深潛器的質(zhì)量為25t，總體積為24.5m3。在絞車緩慢向下釋放深潛器至剛浸沒的過程中，兩根伸縮桿的總拉力最多削減多少牛？4. （2012·武漢四月）平推杠鈴架是一種健身器材，結(jié)構(gòu)如圖所示，其中直桿ABCD是質(zhì)量分布均勻的圓柱體狀杠鈴桿：訓(xùn)練時人平躺在長凳上，雙手將杠鈴桿反復(fù)向上推起，起到熬煉身體的作用。(1)請在圖中畫出杠鈴桿的重力的示意圖。(2)杠鈴桿兩側(cè)可以裝配杠鈴片，杠鈴片按質(zhì)量可分為5kg、15kg、20kg、25kg共5種型號。往空

8、的杠鈴桿上安裝杠鈴片時，先將一個杠鈴片套在杠鈴桿的一端，再將這個杠鈴片水平向里推到圖示位置，然后在杠鈴桿的另一側(cè)安裝一個相同的杠鈴片。試通過計算說明，在上述安裝過程中，為了不使杠鈴桿翻轉(zhuǎn)，杠鈴桿的質(zhì)量至少應(yīng)為多大?(3)某人在一次健身時，20s內(nèi)向上推舉了10次杠鈴桿，已知杠鈴桿和杠鈴片的總質(zhì)量為80kg，假如每次推舉時手斜向上移動了50cm，杠鈴桿上升的高度為40cm，那么他在這次健身時推舉做功的功率約為多少?5. （2012·武漢元月）圖甲是電工師傅們挖的埋水泥電線桿的坑，其深度為2.0m，坑口長為2.3m,坑底長為0.3m，坑的寬度僅比電線桿的粗端直徑稍大一點(diǎn)。圖乙是電工師傅們預(yù)備將電線桿埋入坑中時的示意圖。（1）坑中沿長方形的長邊方向有一從地面直達(dá)坑底的斜坡，這樣做的好處是不必將電線桿從底端開頭向上豎起，重心上上升度較_，施工時既省力又省功。（2）水泥電線桿