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16. 在探究杠杆平衡条件的实验中：
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图1所示。为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____(填“左”或“右”)调节。
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格。图2是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为____②为____。
|实验次数|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/m$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/m$|
|1|2.5|0.2|2|0.25|
|2|2|0.15|1.5|0.2|
|3|1.5|0.1|①|②|
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件：____。
(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图3所示又进行了实验。老师肯定了他们的做法,并指出,用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性,因为这样做改变了____。在测量拉力$F$的力臂时,小组内有不同的意见,你认为拉力的力臂应为____(填“$OA$”“$OB$”或“$AB$”)。
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图1所示。为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____(填“左”或“右”)调节。
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格。图2是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为____②为____。
|实验次数|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/m$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/m$|
|1|2.5|0.2|2|0.25|
|2|2|0.15|1.5|0.2|
|3|1.5|0.1|①|②|
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件：____。
(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图3所示又进行了实验。老师肯定了他们的做法,并指出,用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性,因为这样做改变了____。在测量拉力$F$的力臂时,小组内有不同的意见,你认为拉力的力臂应为____(填“$OA$”“$OB$”或“$AB$”)。
答案：
【解析】：
(1)杠杆左端下沉，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右调节，因为杠杆平衡螺母的调节原则是“左低右调，右低左调”。
(2)设一个钩码重力为$G$，杠杆一个小格代表$L$。由图2知，杠杆右侧阻力$F_{2}=2G$，假设一个钩码重$0.5N$，则$F_{2}=1N$；阻力臂$l_{2}=3L$，假设一个小格为$0.1m$，则$l_{2}=0.3m$。
(3)分析实验数据，$2.5N×0.2m = 2N×0.25m$，$2N×0.15m = 1.5N×0.2m$，$1.5N×0.1m = 1N×0.3m$，可归纳出杠杆的平衡条件：$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）。
(4)用弹簧测力计斜拉，改变了拉力的方向；力臂是从支点到力的作用线的距离，所以拉力$F$的力臂应为$OB$。
【答案】：
(1)右
(2)①$1$ ②$0.3$
(3)$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）
(4)拉力的方向 $OB$
(1)杠杆左端下沉，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右调节，因为杠杆平衡螺母的调节原则是“左低右调，右低左调”。
(2)设一个钩码重力为$G$，杠杆一个小格代表$L$。由图2知，杠杆右侧阻力$F_{2}=2G$，假设一个钩码重$0.5N$，则$F_{2}=1N$；阻力臂$l_{2}=3L$，假设一个小格为$0.1m$，则$l_{2}=0.3m$。
(3)分析实验数据，$2.5N×0.2m = 2N×0.25m$，$2N×0.15m = 1.5N×0.2m$，$1.5N×0.1m = 1N×0.3m$，可归纳出杠杆的平衡条件：$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）。
(4)用弹簧测力计斜拉，改变了拉力的方向；力臂是从支点到力的作用线的距离，所以拉力$F$的力臂应为$OB$。
【答案】：
(1)右
(2)①$1$ ②$0.3$
(3)$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）
(4)拉力的方向 $OB$
17. 早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为$10kg的水缓慢上升了4m$,水桶的质量为$1kg$,在这一过程中,人做的总功为$500J$。$g取10N/kg$。求此次取水的过程中：
(1)人做的有用功为多少？
(2)辘轳的机械效率多大？
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？
(1)人做的有用功为多少？
(2)辘轳的机械效率多大？
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？
答案：
【解析】：
(1) 有用功是对水做的功，根据$W = Gh = mgh$，水的质量$m_{水}=10kg$，$g = 10N/kg$，上升高度$h = 4m$，则$W_{有}=m_{水}gh=10kg×10N/kg×4m = 400J$。
(2) 已知总功$W_{总}=500J$，根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{400J}{500J}×100\% = 80\%$。
(3) 额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}$，对水桶做的功$W_{桶}=m_{桶}gh = 1kg×10N/kg×4m = 40J$，人克服井绳重力与摩擦阻力做的功$W = W_{额}-W_{桶}= (500J - 400J)-40J = 60J$。
【答案】：
(1) $400J$
(2) $80\%$
(3) $60J$
(1) 有用功是对水做的功，根据$W = Gh = mgh$，水的质量$m_{水}=10kg$，$g = 10N/kg$，上升高度$h = 4m$，则$W_{有}=m_{水}gh=10kg×10N/kg×4m = 400J$。
(2) 已知总功$W_{总}=500J$，根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{400J}{500J}×100\% = 80\%$。
(3) 额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}$，对水桶做的功$W_{桶}=m_{桶}gh = 1kg×10N/kg×4m = 40J$，人克服井绳重力与摩擦阻力做的功$W = W_{额}-W_{桶}= (500J - 400J)-40J = 60J$。
【答案】：
(1) $400J$
(2) $80\%$
(3) $60J$
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