[3]杠杆的机械效率
因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；从上面的表达式可知：
W有用减小、W额不变，所以
变大，分母变大，η就减小；即η2<η1。
4．小彬和小萌同学在学完浮力和杠杆的知识后，初步设计了两种方案，去分别测量待测液体（食用油、酱油）的密度：
小彬的方案
小萌的方案
实验过程:
如图，用弹簧测力计测出铁块的重力为G，然后把铁块先后浸没在水、食用油中静止后读出测力计的示数分别为F1、F2；
实验过程：
如图AOB为轻质杠杆（质量不计），小桶悬挂于A处位置不变，支点O位置不变。
首先在小桶中倒人一定体积的水，调节石块的位置于B，处杠杆在水平方向平衡，然后将水全部倒出将小桶擦干后再将等体积的酱油倒入小桶中，调节石块的位置于B处，杠杆再次在水平方向平衡，若OB1、OB2的长度分别为L1、L2（B1、B2图中未画出）
（1）若食用油的密度比水的密度小，则在小彬的方案中F1______F2（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）小萌通过对比数据发现L1小于L2，可初步推断出酱油的密度比水的密度________；
（3）已知水的密度为ρ水，结合两种方案中现有的测量数据，能得出待测液体密度的是__________的方案（选填“小彬”或“小萌”），其密度表达式为ρ=________。
【答案】小于大小彬
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由阿基米德原理可知，排开液体体积相同时，液体密度大，产生的浮力大，故完全浸没时在水中的浮力大于在食用油中的浮力；测力计的示数为铁块重力与浮力之差，故在水中的示数F1小于在食用油中的示数F2。
（2）[2]由杠杆平衡条件可得
又L1小于L2，故可得
即
又水的体积和酱油的体积相同，故
（3）[3][4]由
（2）可知小萌的方案可以比较出待测液体的密度与水的密度大小关系，却不能求得具体值，小彬的方案可以求得待测液体密度大小；在小彬的方案中，铁块浸没在水中受到浮力为
由阿基米德原理可得
铁块浸没在待测液体受到的浮力为
由阿基米德原理可得
5．小飞用图甲装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂．他的实验思路是：
改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系．已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0~5N，杠杆上每一格长10cm．
实验次数
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
动力臂l1/cm
动力F1/N
1
4
33
30
2
4
18
30
2.4
3
4
7.5
30
1.0
（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿_______方向拉杠杆，并使之在_____位置平衡；
（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示．第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图乙所示，则F1=______N，此时杠杆的类型与______（选填“筷子”或“老虎钳”）相同；
（3）为获得更多组数据，小飞继续进行
（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过______cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有：
①保持______不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1．
【答案】竖直水平4.4筷子37.5l2和l1
【解析】
【分析】
【详解】
第一空、第二空．因为力与力臂垂直，当沿竖直方向拉动弹簧测力计使杠杆位于水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，可方便的测量力臂的大小；
第三空．由图像可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为4.4N；
第四空．由表格数据知第1次实验中阻力臂长于动力臂，因此是费力杠杆，与筷子相同；
第五空．由杠杆平衡条件
可得：
即l2应不超过37.5cm；
第六空．探究杠杆的平衡条件时要探究F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系，因此还应探究①保持l2和l1不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1．
6．在探究“杠杆平衡条件”实验中（每个钩码质量相等，杠杆上每小格等距）
（1）将杠杆的中点O挂在支架上后，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是_____________；
（2）杠杆平衡后，小明同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_____个钩码，使杠杆在水平位置平衡；
（3）取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点使杠杆在水平位置保持平衡。
当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡（如图乙），测力计示数将_____________（选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”）；
（4）接着小明把支点选到B点，如图丙，在A点挂一个钩码，在C点挂3个钩码，杠杆也恰好水平静止，她觉得此时不满足杠杆平衡条件，造成这个问题的原因是_____________；
（5）完成以上实验后，小明利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率。
如图丁，实验时，竖直向上拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
实验中，将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=_____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_______%（结果精确到0.1%）。
如果把钩码由A移至B，两次实验A点竖直移动相同距离，拉力所做的有用功将____，此杠杆的机械效率将________（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】消除杠杆自重的影响3先变小后变大没有消除杠杆自身重力的影响0.566.7%不变变大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]将杠杆的中点O挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自重的影响。
（2）[2]设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，因为
所以
解得n＝3，所以在A处挂3个钩码。
（3）[3]由图可知，OC为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大。
（4）[4]把支点选到B点，杠杆的重心在O点，在计算时，由于杠杆自身重力的影响，左边应有两个力，故觉得此时不满足杠杆平衡条件。
（5）[5]完成以上实验后，小明利用杠杆来测量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，由图知，拉力F＝0.5N。
[6]有用功是
总功是
所以杠杆的机械效率是
[7][8]将钩码的悬挂点由A移至B，O、C位置不变，仍将钩码提升相同的高度，有用功不变；由于额外功是提升杠杆所做的功，悬挂点由A移至B后，杠杆实际提升的高度变小，所以额外功也变小，则总功变小，所以杠杆的机械效率将变大。
7．在“研究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）杠杆两端的平衡螺母的作用是：
调节杠杆在_____位置平衡。
（2）如图甲所示的杠杆已处于平衡状态，若左端所挂重物的重力是1N，则弹簧测力计的示数_____2N。
如果要便于测量力臂，那么弹簧测力计应沿_____方向拉着杠杆。
（3）如乙图所示，在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G=10N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态。
根据多次测量的F、L数据，画出如图丙所示图线，由图丙可得出杠杆平衡的条件是F与L成_____比，结合杠杆平衡条件，可求出重力G的力臂是_____cm。
【答案】水平大于竖直反5
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。
（2）[2][3]根据杠杆的平衡条件
解得
F=2G=2×1N=2N
由图甲可知F的力臂小于2l，故弹簧测力计的示数大于2N；如果要便于测量力臂，那么弹簧测力计应沿竖直方向拉着杠杆。
（3）[4][5]如乙图，F和
成正比，
为定值，所以
为定值，可以推断F—L成反比。
因为
，所以L=0.25m，根据杠杆平衡条件得
所以
所以
8．在认识到杠杆转动跟力、力臂有关后，某实验小组通过实验进一步探究杠杆的平衡条件，以下是他们的部分实验过程：
（1）首先，将杠杆放在水平桌面上，在不挂钩码的情况下，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________位置平衡，以方便直接读出力臂；
（2）接下来，他们使杠杆在如图位置静止，多次实验，记录数据如表格所示（每个钩码的重力为1N，杠杆质量、刻度分布均匀）；小玲认为杠杆的平衡条件应为
，
；而小军则认为实验还需要进一步改进，你认为小玲总结的杠杆的平衡条件是________（选填“正确的”或“错误的”）；
实验序号
1
2
3
2
3
2
3
3
3
3
3
4
3
4
3
（3）如果小军在杠杆的左端A点处再加挂2个钩码（即左端共4个钩码），接下来，他应该将右端的两个钩码向右移动________格，杠杆才会在原位置再次平衡。
【答案】水平错误的3
【解析】
【详解】
（1）[1]将杠杆放在水平桌面上，在不挂钩码的情况下，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以方便直接读出力臂。
（2）[2]小玲总结的杠杆的平衡条件是错误的，因为只改变力的大小，没有改变位置，没有得出普遍规律。
（3）[3]根据杠杆的平衡条件
，可得到
即他应该将右端的两个钩码向右移动3格，杠杆才会在原位置再次平衡。
9．某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G（如图甲），再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
（1）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学在缓慢匀速提升时读数，B同学在弹簧测力计静止时读数，那么A同学测量滑轮组机械效率________（选填“大于”、“小于”或“等于”）B同学测量滑轮组机械效率；
（2）按照A同学的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F________（选填“大于”、“小于”或“等于”）
G；
（3）实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了____________。
【答案】小于大于测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离
【解析】
【详解】
（1）[1]实验中，应该沿竖直方向缓慢匀速提升物体上升，这时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，若在弹簧测力计静止时读数，则没有测量出机械之间的摩擦，测量值偏小，求出的总功偏小，而有用功不变，根据
可知，A同学测量滑轮组机械效率小于B同学测量滑轮组机械效率。
（2）[2]从图乙可以看到，托着动滑轮的绳子有三条，如果不计摩擦和绳子重及动滑轮的重力，拉力
，但是实际上，这些力是存在的，所以
。
（3）[3]滑轮组的机械效率
因为要测量
和
，所以要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，这是为了测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离。
10．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，
在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持0点位置不变），在此过程中弹
簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
回答下列问题：
（1）杠杆机械效率的表达式为η=____________．（用已知或测量的物理量符号表示）
（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:
___________
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
【答案】
杠杆的自重变大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=
×100%=
×100%．
（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．
（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G•OC=F•OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大．
11．小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小明实验前发现杠杆左端低右端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向_______调节。
小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是___________。
（2）小明用弹簧测力计在B点_________拉（如图甲），才可以在杠杆上直接读出动力臂。
（3）如图乙所示，某同学不改变拉力方向把杠杆由图乙的位置缓慢拉到图丙的位置时，弹簧秤的示数将_________。
（选填变大/变小/不变，设杠杆质地均匀，支点恰好在杠杆的中心，并且不计支点处摩擦）
（4）小明继续研究杠杆的机械效率，他们用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在B点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在A点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计测拉力F，装置如图丁所示，使杠杆缓慢匀速上升,用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2；则：
①杠杆机械效率的表达式为η=________。
（用测量的物理量符号表示）
②若只将测力计的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_______（选填变大/变小/不变）。
【答案】右消除杠杆自重对实验的影响竖直向下不变
不变
【解析】
【详解】
（1）[1][2]杠杆左端低右端高，说明杠杆左端较重，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向右调节；小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是消除杠杆自重对实验的影响；
（2）[3]为了在杠杆上直接读出动力臂，弹簧测力计的拉力方向应该垂直杠杆，而杠杆在水平位置平衡，左端的重物拉力向下，那么右端的拉力应该是竖直向下；
（3）[4]某同学不改变拉力方向把杠杆由图乙的位置缓慢拉到图丙的位置过程中，杠杆也是平衡的，动力臂与阻力臂的比值是不变的，而阻力是不变，根据杠杆的平衡条件可知弹簧测力计的拉力大小是不变的；
（4）[5]由题意可知，杠杆的有用功是
，总功是
，那么杠杆机械效率是
[6]杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，而克服杠杆自身重力做的功是额外功，可以得到关系式
假设杠杆重心升高的高度是h，那么可得到
钩码的重力G不变，
不变，
不变，只将测力计的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，杠杆上升的高度h是不变的，那么可知
大小不变，即
大小是不变的，根据杠杆机械效率
可知，机械效率
是不变的。
12．小华用一个弹簧测力计、一个圆柱体、两个底面积均为200cm2的薄壁烧杯（分别装有一定量的酒精和水），对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究，其中C、D分别是圆柱体刚好浸没在酒精和水中的情况．如图甲表示探究过程及有关数据．（酒精密度为0.8×103kg/m3，g=l0
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