Question

7．圖為探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)中：
（1）首先應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)處于水平平衡狀態(tài)．這一調(diào)節(jié)過(guò)程的目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響，這時(shí)杠桿重力的力臂為零．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿保持水平平衡狀態(tài)，這時(shí)就可讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)．當(dāng)然也可通過(guò)移動(dòng)鉤碼的位置使杠桿在傾斜狀態(tài)下達(dá)到平衡，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量．但我們總是選取杠桿的水平平衡狀態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其原因主要是便于測(cè)力臂．
（3）小明和同學(xué)們一起，進(jìn)一步探究“杠桿平衡，阻力和阻力臂的乘積不變時(shí)，動(dòng)力跟動(dòng)力臂的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．探究過(guò)程中，在杠桿左端某一固定位置掛一個(gè)重力G=2.5N的物體，在杠桿右端不同位置處施加不同的豎直向下力F，保證杠桿處于平衡狀態(tài)．記錄的數(shù)據(jù)如下表所示．

實(shí)驗(yàn)	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
動(dòng)力F/N	0.5	1.0	2.0	2.5	4.0
動(dòng)力臂L/m	0.4	0.2	0.1	0.08	0.05

（a）請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出動(dòng)力F與動(dòng)力臂倒數(shù)$\frac{1}{L}$的圖象．
（b）由圖象可得出：杠桿平衡，阻力和阻力臂的乘積不變時(shí)，F(xiàn)與L成反比．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)處于水平平衡狀態(tài)，這時(shí)杠桿的重心在支點(diǎn)上；
（2）選取杠桿的水平平衡狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)殂^碼的拉力方向豎直向下，作用點(diǎn)在杠桿上，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離等于力臂；
（3）（a）根據(jù)表中數(shù)據(jù)先求出$\frac{1}{L}$的值，然后再描點(diǎn)后連線；
（b）根據(jù)圖象結(jié)合正比例、反比例函數(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析．

解答 解：
（1）節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)處于水平平衡狀態(tài)，這時(shí)杠桿的重心在支點(diǎn)上，所以杠桿重力的力臂為零；
（2）杠桿水平平衡，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離即為力臂，可以從杠桿所標(biāo)的刻度直接讀出力臂；
（3）（a）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，5次動(dòng)力臂L的倒數(shù)$\frac{1}{L}$分別為：2.5；5；10；12.5；20，利用數(shù)學(xué)方法描點(diǎn)作圖如下：

（b）由上圖可知，F(xiàn)和$\frac{1}{L}$成正比，$\frac{F}{\frac{1}{L}}$為定值，所以FL為定值，可以推斷F-L成反比；
故答案為：（1）零；（2）便于測(cè)力臂；（3）（a）見(jiàn)上圖；（b）反．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)，考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用；在使用杠桿平衡條件時(shí)，要確定杠桿受到的力及對(duì)應(yīng)的力臂，列出關(guān)系式代入數(shù)據(jù)便可求出未知量．