Question

在只學(xué)習(xí)了支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力概念的情況下，聯(lián)系玩蹺蹺板的游戲，甲、乙兩小組繼續(xù)研究動(dòng)力對(duì)杠桿平衡的影響．他們將一個(gè)玩具“海寶”固定在杠桿一端的B點(diǎn)作為阻力，且保持阻力的大小、方向、作用點(diǎn)都不變，在杠桿的另一端用力使杠桿在水平位置平衡，并用測(cè)力計(jì)測(cè)出動(dòng)力的大�。畬�(shí)驗(yàn)中，甲小組每次都保持動(dòng)力在豎直方向、只改變動(dòng)力作用點(diǎn)的位置，分別如圖（a）中的F₁、F₂、F₃所示；乙小組每次都保持動(dòng)力作用點(diǎn)的位置不變、改變動(dòng)力的方向（“動(dòng)力的方向”用OA連線跟動(dòng)力方向的夾角θ表示，且0°＜θ≤90°），分別如圖（b）中的F₄、F₅、F₆所示；表一、表二是兩小組同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

表一　　甲小組				表二　　乙小組
實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn) 的距離 S （厘米）	動(dòng)力的方向 （夾角θ）	動(dòng)力的 大�。ㄅ＃�	實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn) 的距離 S （厘米）	動(dòng)力的方向 （夾角θ）	動(dòng)力的 大小（牛）
1	5	90°	6	4	15	30°	4
2	10	90°	3	5	15	45°	2.8
3	15	90°	2	6	15	90°	2

（1）分析比較表一中________的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：作用在杠桿一端的阻力不變時(shí)，要使杠桿平衡，在動(dòng)力方向不變（θ=90°）的情況下，支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離S越大，動(dòng)力越�。�
（2）分析比較表二中第三列與第四列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：作用在杠桿一端的阻力不變時(shí)，要使杠桿平衡，在動(dòng)力作用點(diǎn)不變的情況下，________．
（3）進(jìn)一步分析圖（b）所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，作用在杠桿一端的阻力不變時(shí)，要使杠桿平衡，當(dāng)動(dòng)力作用點(diǎn)不變，動(dòng)力的方向改變以后，動(dòng)力的大小與________有關(guān)，________．
（4）進(jìn)一步綜合分析表一與表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：作用在杠桿一端的阻力不變時(shí)，影響杠桿平衡的因素是________．

Answer 1

解：（1）當(dāng)阻力不變時(shí)，杠桿平衡時(shí)動(dòng)力的大小與支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)之間的關(guān)系，應(yīng)控制動(dòng)力方向不變，研究第二列與第四列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
（2）研究第二列與第四列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)不變時(shí)，改變動(dòng)力的方向，θ越大，動(dòng)力越小；
（3）θ越大，支點(diǎn)到力的作用線的距離越大，我們同時(shí)發(fā)現(xiàn)此時(shí)動(dòng)力越小；
（4）綜合1、2、3、結(jié)論，我們可以得到：影響杠桿平衡時(shí)拉力的大小與動(dòng)力的大小、支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離有關(guān)．
故答案：（1）第二列與第四列．
（2）改變動(dòng)力的方向，θ越大，動(dòng)力越�。�
（3）支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離；該距離越大，動(dòng)力越�。�
（4）動(dòng)力的大小、支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離．
分析：此題研究了當(dāng)阻力不變時(shí)，杠桿平衡時(shí)動(dòng)力的大小與支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)、動(dòng)力的方向之間的關(guān)系，應(yīng)用控制變量法可解決．
點(diǎn)評(píng)：物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題．每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中．控制變量法是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一．