Question

如圖示，某小組研究“杠桿的平衡條件”，器材：有刻度的杠桿、若干個(gè)相同的鉤碼、彈簧測力計(jì)等，O為杠桿的支點(diǎn)。

①實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在      位置平衡。這樣做，除了可以消除自身的重力影響，還可以方便地測量或讀出      。調(diào)節(jié)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，應(yīng)如何操作:                          。

②某實(shí)驗(yàn)小組記錄兩組數(shù)據(jù)如下：                

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	動(dòng)力F1/N	動(dòng)力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	2	20	1	10
2	1	8	2	4

根據(jù)分析，這組數(shù)據(jù)中，實(shí)驗(yàn)序號(hào)為       （選填：“1”或“2”）的一組肯定有錯(cuò)誤。檢查發(fā)現(xiàn)是測量動(dòng)力臂時(shí)讀錯(cuò)了，動(dòng)力臂的實(shí)際值比記錄值      （選填：大或小）。

③如圖所示，彈簧測力計(jì)在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動(dòng)杠桿，仍使杠桿在水平位置保持平衡，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將       （選填：變大、變小或保持不變），其原因是                                         。（2分）

④某次實(shí)驗(yàn)中，若采取如圖所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置保持平衡(杠桿上每格等距)，但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式，這主要是以下哪種原因     （選填字母）。

A．一個(gè)人無法獨(dú)立操作     B．需要使用太多的鉤碼

C．力臂與杠桿不重合       D．力和力臂數(shù)目過多

⑤如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組選用長1.6m、可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)且粗細(xì)均勻的一根金屬桿，將一個(gè)“拉力——距離傳感器”豎直裝置在桿上，并使杠桿在水平位置始終保持平衡。該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖所示。由圖可知金屬桿重            N。

 

Answer 1

【答案】

（1）水平，杠杠力臂的大小，杠杠的平衡螺母向左調(diào)節(jié)（2）1   （3）變大， 動(dòng)力臂變小了（4）D   （5）10N

【解析】①因?yàn)楦軛U的重力對(duì)杠桿平衡產(chǎn)生的影響，實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)首先進(jìn)行杠桿平衡調(diào)節(jié)．當(dāng)杠桿處于水平平衡時(shí)，作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力--鉤碼的重力--的方向恰好與杠桿垂直，這時(shí)力的力臂就可以從杠桿上的刻度直接讀出．因此，調(diào)節(jié)杠桿的水平平衡是為了便于測量力臂的大小．如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，說明杠桿重心位置偏右，向左調(diào)節(jié)杠桿左側(cè)平衡螺母或向左調(diào)節(jié)杠桿右側(cè)平衡螺母．

②分析表中數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)1中，F(xiàn)₁L₁=2N×20cm=40N•cm；而F₂L₂=1N×10cm=10N•cm，∴F₁L₁≠F₂L₂，

因杠桿平衡，該組乘積不相等說明數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中，F(xiàn)₁L₁=1N×8cm=8N•cm，而F₂L₂=2N×4cm=8N•cm，∴F₁L₁=F₂L₂，

因杠桿平衡，該組乘積相等說明數(shù)據(jù)正確．

由F₁L_實(shí)=F₂L₂得：；

即：動(dòng)力臂的實(shí)際值比表中的記錄值小．

③由題干可知：彈簧測力計(jì)在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，杠桿受到的阻力和阻力臂不變，測力計(jì)的拉力方向改變，拉力的力臂L′小于豎直向上拉時(shí)的力臂L₁，=OC；

使杠桿在水平位置保持平衡，由杠桿平衡條件得：

；∴F′＞F₁；

即：則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將變大，原因是該力的力臂變短了（此時(shí)的力臂小于OC了）．

④杠桿平衡后，右邊有一個(gè)力與力臂的乘積，而左邊有三個(gè)力與力臂的乘積，共有四個(gè)力與力臂的乘積，數(shù)目過多，計(jì)算不便．

⑤粗細(xì)均勻的金屬桿長為1.6m，則其重心在0.8m處，此處動(dòng)力臂等于阻力臂，由杠桿平衡條件可知，拉力的大小即為金屬桿的重，故重力為10N．