简单机械

步骤：（1）不挂钩码时调节两端平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动位置直到杠杆重新在水平位置平衡；（3）记录两侧钩码数（代表力）与到支点的格数（代表力臂）；（4）改变钩码数与位置，重复三次以上。数据规律：每一次都有「左边钩码数乘格数等于右边钩码数乘格数」，即 $F_1 l_1 = F_2 l_2$。

三个关键设问：其一，为什么先调水平平衡？为了消除杠杆自重对实验的影响。其二，为什么要保持水平位置平衡？因为钩码拉力竖直向下，只有杠杆水平时，支点到作用点的距离才等于力臂，可直接读格数。其三，为什么要做多次实验？为了避免偶然性、寻找普遍规律，而不是取平均值。易错：调平衡时若一侧偏低，平衡螺母要向偏高的一侧移动（「哪边高往哪边调」）；实验中途不得再动平衡螺母。

第一步 · 明确五要素：支点在距左端 0.3 米处；阻力为物体重力 $F_2 = 400\ \mathrm{N}$，阻力臂 $l_2 = 0.3\ \mathrm{m}$；动力在右端，动力臂 $l_1 = 1.2 - 0.3 = 0.9\ \mathrm{m}$。第二步 · 选公式并说明理由：杠杆水平平衡，四个量知三求一，用 $F_1 l_1 = F_2 l_2$。

第三步 · 代入求解：$F_1 \times 0.9 = 400 \times 0.3$，得 $F_1 = \dfrac{120}{0.9} \approx 133.3\ \mathrm{N}$。第四步 · 第二问：作用点向支点移动 0.3 米后，新动力臂 $l_1' = 0.6\ \mathrm{m}$，仍用平衡条件：$F_1' \times 0.6 = 400 \times 0.3$，得 $F_1' = 200\ \mathrm{N}$。第五步 · 检验合理性：动力臂 0.9 米大于阻力臂 0.3 米，属省力杠杆，所需力 133.3 牛小于 400 牛，合理；力臂缩短后所需力增大到 200 牛，符合「力臂越短越费力」。答：约 133.3 牛；200 牛。

第一步 · 列已知量：$G = 600\ \mathrm{N}$，$h = 3\ \mathrm{m}$，$F = 250\ \mathrm{N}$，$n = 3$，$t = 30\ \mathrm{s}$。第二步 · 求绳端距离。这一步最易漏！由 $s = nh$：$s = 3 \times 3 = 9\ \mathrm{m}$。理由是三股绳同时缩短，每股缩短 3 米，绳端必须走 9 米。

第三步 · 求有用功。目的是把建材提上去，所以有用功只算克服重力的那部分，选 $W_{\text{有用}} = Gh$：$W_{\text{有用}} = 600 \times 3 = 1800\ \mathrm{J}$。第四步 · 求总功。总功是人对绳端做的功，选 $W_{\text{总}} = Fs$（不能用 $Fh$）：$W_{\text{总}} = 250 \times 9 = 2250\ \mathrm{J}$。

第五步 · 求机械效率，依据定义式：$\eta = \dfrac{1800}{2250} \times 100\% = 80\%$。第六步 · 求功率，依据 $P = \dfrac{W_{\text{总}}}{t}$：$P = \dfrac{2250}{30} = 75\ \mathrm{W}$。第七步 · 检验：效率 $80\%$ 小于 $100\%$ 且没有单位，合理；额外功 $W_{\text{额}} = 2250 - 1800 = 450\ \mathrm{J}$，用于克服动滑轮自重与摩擦，符合实际。答：1800 焦、2250 焦、$80\%$、75 瓦。