Question

2．徐晨同學(xué)在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中：
（1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，就可直接從杠桿上讀出力臂．
（2）當(dāng)杠桿水平平衡后，在A處掛3個(gè)相同的鉤碼，則應(yīng)在B處掛2個(gè)相同的鉤碼才能使杠桿水平平衡；若在B處改用彈簧測(cè)力計(jì)向下拉，彈簧測(cè)力計(jì)由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，杠桿始終保持水平平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將逐漸增大（選填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）徐晨進(jìn)行上述（2）實(shí)驗(yàn)探究的最終目的是B
A．便于直接讀出拉力的大小         
B．便于正確認(rèn)識(shí)力臂
C．便于提供不同方向的拉力         
D．便于測(cè)量力臂的大小
（4）徐晨還學(xué)以致用設(shè)計(jì)了測(cè)一支粗細(xì)不均勻竹筷的質(zhì)量的方案，具體步驟如下：
①用細(xì)線系住筷子某處，并懸掛在鐵架臺(tái)上，調(diào)節(jié)所系處，使筷子剛好水平位置平衡，此時(shí)所系處稱為O點(diǎn)（也是筷子的重心位置）．
②用刻度尺測(cè)量出O點(diǎn)到細(xì)端A的距離L₁，
③在細(xì)端A通過細(xì)線掛上質(zhì)量為m的鉤碼，
④向細(xì)端A移動(dòng)懸掛點(diǎn)到O′處，使筷子重新在水平位置平衡，
⑤用刻度尺測(cè)量出O′點(diǎn)到細(xì)端A的距離L₂．則竹筷質(zhì)量M=$\frac{m{L}_{2}}{{L}_{1}-{L}_{2}}$．（寫出表達(dá)式）

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，所以鉤碼對(duì)杠桿力的力臂恰好沿著桿的方向；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件代入數(shù)據(jù)分析即可；
其他條件不變，動(dòng)力臂減小，動(dòng)力將增大；
（3）改變力的方向，是為了讓學(xué)生更能夠正確認(rèn)識(shí)力臂；
（4）分析筷子所受的力，根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行分析．

解答 解：（1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，力臂恰好沿著桿的方向，就可直接從杠桿上讀出力臂；
（2）設(shè)每個(gè)鉤碼重力為G，每個(gè)小格的長度為L，根據(jù)杠桿的平衡條件：
3G×2L=F2×3L
解得F2=2G，則需在B處掛兩個(gè)鉤碼；
彈簧測(cè)力計(jì)由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力臂減小，根據(jù)杠桿平衡條件，動(dòng)力將增大；
（3）在（2）中改變力的方向，是為了能夠更加正確認(rèn)識(shí)力臂；
（4）1、用細(xì)線系住筷子某處，并懸掛在鐵架臺(tái)上，仔細(xì)調(diào)節(jié)所系處，使筷子剛好平衡，此時(shí)所系處稱為O點(diǎn)（也是筷子的重心位置）．
2、用卷尺測(cè)量出O點(diǎn)到細(xì)端A的距離L₁，

3、在細(xì)端通過細(xì)線掛上質(zhì)量為m的鉤碼，并移動(dòng)懸掛點(diǎn)到O′處，使筷子重新平衡．
4、用卷尺測(cè)量出O′點(diǎn)到細(xì)端A的距離L₂．

這時(shí)對(duì)筷子來說，它受到三個(gè)力：本身重力Mg，懸掛繩子的拉力F，細(xì)端拉力mg．

根據(jù)杠桿的平衡條件，得Mg（L₁-L₂）=mg×L₂，
所以筷子的質(zhì)量是M=$\frac{m{L}_{2}}{{L}_{1}-{L}_{2}}$．
故答案為：（1）力臂；（2）2；增大；（3）B；（4）$\frac{m{L}_{2}}{{L}_{1}-{L}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，要掌握力臂的概念，理解杠桿在水平位置平衡的原因，巧用杠桿平衡條件測(cè)量筷子的質(zhì)量，難點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，想到把筷子當(dāng)做杠桿去用是本題的突破口．