14.(2025·滁州)小明在社会实践中观察到汽车修理师傅使用扳手时,常在扳手手柄上加一个套筒,如图甲所示,于是小明设计了如图乙所示的装置,探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。

(1)测量时,总保持杠杆在水平位置平衡,目的是便于。
(2)多次改变动力臂,测量对应的动力,根据记录的数据画出动力随动力臂变化的图像,如图丙所示,则杠杆左端所挂重物的重力大小是N(杠杆上每一小格的长度均为1 cm);小明还发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积(图丙中阴影部分)总相等,原因是。
(3)根据探究结论,请你回答:修理汽车时,师傅在扳手手柄上加一个套筒的目的是。

14.(1)测量力臂
(2)1.5 阻力与阻力臂的乘积保持不变
(3)阻力与阻力臂不变时,通过增大动力臂,减小动力

【分析】
首先，第(1)问：杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可直接从杠杆刻度读取，便于测量力臂。第(2)问：根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，结合图丙中动力与动力臂的对应数据，代入阻力臂（由图乙确定）可计算重物重力；图像中阴影面积是动力×动力臂，根据杠杆平衡，阻力和阻力臂不变时，动力×动力臂为定值，故面积相等。第(3)问：扳手加套筒是为了增大动力臂，利用杠杆平衡条件减小动力，达到省力目的。
【解析】
(1) 当杠杆在水平位置平衡时，作用在杠杆上的力与杠杆垂直，力臂与杠杆重合，可直接从杠杆刻度读取力臂长度，因此目的是便于测量力臂。
(2) 设左端重物重力为$G$，由图乙知阻力臂$L_{阻}=4\ \mathrm{cm}$；根据杠杆平衡条件$F_1l_1=GL_{阻}$，取图丙中一组数据：当$l_1=1\ \mathrm{cm}$时，$F_1=6\ \mathrm{N}$，代入得：$6\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{cm} = G × 4\ \mathrm{cm}$，解得$G=1.5\ \mathrm{N}$。图像中阴影面积为$F × l_1$，根据杠杆平衡条件，阻力与阻力臂的乘积（$GL_{阻}$）是定值，因此动力与动力臂的乘积也为定值，故每次描点与坐标轴围成的矩形面积总相等。
(3) 修理汽车时，在扳手手柄上加套筒，可增大动力臂；根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂不变时，增大动力臂能减小动力，从而省力。
【答案】
(1) 测量力臂
(2) 1.5；阻力与阻力臂的乘积保持不变
(3) 阻力与阻力臂不变时，通过增大动力臂，减小动力
【知识点】
杠杆平衡条件；力臂；杠杆的应用
【点评】
本题结合实验探究和实际应用考查杠杆平衡条件，需学生掌握杠杆平衡原理，能从图像和装置中提取数据分析，难度适中，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.3

15.如图所示的是我国古代的墨家制造的一种斜面引重车,该车前轮矮小,后轮高大,前后轮之间装上木板,就成为斜面。在后轮轴上紧系一绳索,通过斜面高端的滑轮将绳的另一端系在斜面的重物上。只要轻推车子前进,就可以将重物拉到一定高度。请写出一种提高该车机械效率的方法。

15.提高该车机械效率的方法:减小斜面的粗糙程度(让斜面更光滑)、在车轴上加润滑油、在物体下面垫上圆木棒等。

【分析】要提高该车的机械效率，首先明确机械效率的核心公式：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，总功等于有用功与额外功之和。要提升机械效率，需在有用功一定时减小额外功，或额外功一定时增大有用功。本题中，有用功是提升重物做的功，额外功主要来自斜面的摩擦、滑轮与绳的摩擦、车轴的摩擦等，因此可通过减小额外功的方式实现机械效率的提升。
【解析】根据机械效率的定义，额外功是导致机械效率无法达到100%的主要原因。该车的额外功来源于克服斜面摩擦力、机械部件间的摩擦等，因此可采取以下方法减小额外功：①减小斜面的粗糙程度（让斜面更光滑），降低斜面的摩擦；②在车轴上加润滑油，减小车轴转动时的摩擦；③在物体下面垫上圆木棒，将物体与斜面间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小摩擦阻力，从而减少额外功，提高机械效率。
【答案】减小斜面的粗糙程度（让斜面更光滑）、在车轴上加润滑油、在物体下面垫上圆木棒等。
【知识点】机械效率、斜面机械效率
【点评】本题结合古代实用机械考查机械效率的影响因素，将物理知识与实际应用场景结合，既考查了对机械效率概念的理解，又体现了物理知识在生活中的应用，难度适中。
【难度系数】0.5