Question

【題目】物理實驗復習時，小華和小明再探究有關(guān)杠桿平衡的問題：

（1）小華先將杠桿調(diào)節(jié)至水平位置平衡，在左右兩側(cè)各掛如甲圖所示的鉤碼后，杠桿的左端下降。要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點位置，只需將__________即可。

（2）小麗還想探究當動力和阻力在杠桿同側(cè)時杠桿的平衡情況，于是她將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉，結(jié)果杠桿轉(zhuǎn)至豎直位置，如圖乙所示。小麗在A點施加一個始終水平向右的拉力F，卻發(fā)現(xiàn)無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡。你認為原因是_______________。

（3）他們認為（2）問中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不變，OA長L，將杠桿從豎直位置拉著轉(zhuǎn)過30°的過程中，拉力F做功為______。

（4）杠桿處于圖乙所示位置時，小華同學就在杠桿上掛鉤碼進行實驗，小明認為這樣操作會對實驗產(chǎn)生以下影響：

①桿自身重力可能會對實驗產(chǎn)生影響

②可能不便于測量力臂或出現(xiàn)力臂測量錯誤

③無法得出杠桿平衡條件

你認為正確的是________。

A.①② B.①③ C.②③

（5）為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關(guān)，實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。一位同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？

答：______；請簡要說明一條理由：__________________________

Answer 1

【答案】取下2個鉤碼掛到右側(cè)鉤碼下 水平位置時動力臂為0杠桿無法平衡 二分之一FL A 不能 兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置（僅根據(jù)一次對比實驗所得的結(jié)論是不可靠的）

【解析】

（1）根據(jù)杠桿的平衡條件計算不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點位置時，掛鉤碼情況；（2）分析F作用下其力臂變化情況，根據(jù)杠桿的平衡條件找到原因；（3）分析F在杠桿從豎直位置轉(zhuǎn)過30°的過程中F水平移動距離，根據(jù)W=Fs計算拉力F做的功．(4) 調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時處于水平平衡狀態(tài)，這時杠桿的重心在支點上，使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響，且便于測量力臂．(5)通過探究實驗時，應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結(jié)論．分析機械效率的影響因素采取控制變量法．

(1)力臂等于支點到力的作用線的垂直距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，便于測量力臂。若每個鉤碼重為G，杠桿上每格長L，由圖甲，左側(cè)力與力臂的乘積：5G×4L=20GL，右側(cè)力與力臂的乘積：2G×3L=6GL，因為：20GL>6GL，所以杠桿左側(cè)下降；如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點位置，若要杠桿平衡，設(shè)從左側(cè)取下n個鉤碼掛到右側(cè)，則：(5n)G×4L=(2+n)G×3L，解得：n=2，即需將左側(cè)2個鉤碼掛到右側(cè)即可；

(2)由圖將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉，在A點施加一個始終水平向右的拉力F，當杠桿拉到水平位置時F的作用線通過支點，即力臂為0，根據(jù)杠桿的平衡條件所以始終不能平衡；

(3)圖乙中,杠桿從豎直位置轉(zhuǎn)過30的過程,立桿、OA和水平距離三者形成一個直角三角形,其中兩個角分別為30和60，由幾何知識可知，F水平移動距離為OA長的一半,即L，所以拉力F做的功：W=Fs=F×L=FL.

（4）杠桿處于圖甲所示位置時，杠桿沒有調(diào)平就掛上鉤碼進行實驗，杠桿的重心不在支點上，杠桿的自重對杠桿平衡產(chǎn)生影響，故①正確；杠桿不在水平位置平衡，力臂不在杠桿上，不便于測量力臂，不便于得出杠桿的平衡條件，但在測量方法正確時可以得出杠桿的平衡條件。故②正確，③錯誤。故選A.

（5）分析機械效率的影響因素應采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關(guān)系時，應保持鉤碼所掛位置不變，而實驗中，兩次鉤碼懸掛的位置是不同的；同時，還應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出有說服力的正確結(jié)論，只憑一次實驗數(shù)據(jù)做出結(jié)論是不科學的．