Question

13．物理興趣小組的同學(xué)，利用如圖所示的裝置，在杠桿支點(diǎn)的兩邊分別掛上鉤碼來探究杠桿的平衡條件．

（1）如圖1所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將右端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）移動，將杠桿調(diào)在水平位置平衡的目的是為了方便測量力臂．
（2）實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)如表所示，表格中漏填的數(shù)據(jù)為1N．

測量 序號	動力 F1/N	動力臂 l1/cm	阻力 F2/N	阻力臂 l2/cm
①	1	20	2	10
②	2	15	1.5	20
③	3	5		15

（3）有的同學(xué)按現(xiàn)有方案得出如下結(jié)論：“動力×支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”．這個結(jié)論與杠桿平衡條件不符，原因是實(shí)驗(yàn)過程中B
A．沒有改變力的大小                    B．沒有改變力的方向
C．沒有改變力的作用點(diǎn)                  D．實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少，結(jié)論具有偶然
（4）如圖3所示，彈簧測力計(jì)在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動杠桿，仍使杠桿在水平位置保持平衡，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將變大（選填：變大、變小或保持不變），其原因是動力臂變小．
（5）如圖4所示，實(shí)驗(yàn)小組選用長1.6m、粗細(xì)均勻的一只金屬桿，繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，同時將一個“拉力--位置傳感器”豎直作用在桿上，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5所示．由圖可知金屬桿重10N．

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件之前首先要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，螺母向上翹的一端移動；
杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，使杠桿在水平位置平衡的目的是為了便于測量力臂．
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件和第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的動力、動力臂、阻力臂，求出阻力；
（3）從支點(diǎn)到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．
（4）杠桿在水平位置平衡，阻力、阻力臂不變，動力臂變小，動力變大．
（5）解決圖表類的題目要充分利用表中數(shù)據(jù)，此題，杠桿是粗細(xì)均勻的一只金屬桿，重心在杠桿的中點(diǎn)，當(dāng)x為0.8m時，動力臂等于阻力臂，所以拉力等于杠桿的重力．

解答 解：（1）為了方便測量力臂，實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)首先對杠桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，若發(fā)現(xiàn)一端上翹，根據(jù)杠桿平衡的條件，將杠桿左、右兩端的螺母向上翹的左端調(diào)節(jié)或一端的螺母向上翹的右端調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡．
（2）分析第3組數(shù)據(jù)：F₁L₁=F₂L₂，所以F₂=$\frac{{F}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{3N×5cm}{15cm}$=1N；
（3）“動力×支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”，是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，也就是實(shí)驗(yàn)過程中沒有改變動力或阻力的方向．故選項(xiàng)A、C、D錯誤，選項(xiàng)B正確．
（4）彈簧測力計(jì)豎直拉和傾斜拉杠桿在水平位置平衡，阻力和阻力臂不變，彈簧測力計(jì)傾斜拉動杠桿時，動力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件，動力變大，所以彈簧測力計(jì)示數(shù)變大．
（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．
故答案為：（1）右；力臂；（2）1；（3）B；（4）變大；動力臂變��；（5）10．

點(diǎn)評 此題主要是探究杠桿的平衡條件，主要考查了對杠桿的調(diào)節(jié)及平衡條件的應(yīng)用．
（1）杠桿在水平位置平衡，并且力豎直作用在杠桿上，力臂才在杠桿上．調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡和調(diào)節(jié)天平平衡，操作是相同的，都是平衡螺母向上翹的一端移動．
（2）學(xué)會看圖象是學(xué)物理的基本要求，象速度時間圖象、路程時間圖象等，要先看縱坐標(biāo)軸、橫坐標(biāo)軸各表示什么，再順著圖象看懂表示的物理過程．