【題目】在“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)在做實(shí)驗(yàn)前,杠桿靜止在如圖甲位置,此時(shí)杠桿 (填“平衡”、“不平衡”).下一步操作應(yīng)該將圖甲右邊平衡螺母向 (填“左”、“右”)調(diào)節(jié).
(2)小歡根據(jù)圖乙操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)如表:根據(jù)第1、2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,可得出杠桿的平衡條件: .
次數(shù) | F1/N | L1/cm | F2/N | L2/cm |
1 | 1 | 8 | 2 | 4 |
2 | 2 | 8 | 1 | 16 |
3 | 2.3 | 12 | 3 | 8 |
(3)保持圖乙中左邊鉤碼的個(gè)數(shù)和位置不變,彈簧測力計(jì)從B點(diǎn)向支點(diǎn)O移動(dòng)過程中(未到O點(diǎn)),杠桿始終保持水平平衡,大致可以反映拉力F的大小隨它的力臂L變化的關(guān)系的圖是圖戊中的:
(4)第3次記錄的數(shù)據(jù)是小歡根據(jù)圖丙的實(shí)驗(yàn)記錄,根據(jù)這組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):F1×OB≠F2×OA.你認(rèn)為原因是
(5)小歡還想探究當(dāng)動(dòng)力和阻力在杠桿同側(cè)時(shí)杠桿的平衡情況,于是她按如圖丁所示實(shí)驗(yàn).小歡在A點(diǎn)施加一個(gè)始終水平向右的拉力F,你認(rèn)為她 (選填“能”或“不能”)將杠桿拉至水平位置平衡.你認(rèn)為原因是: .
【答案】(1)平衡;右;
(2)F1L1=F2L2;
(3)D;
(4)測力計(jì)的拉力與杠桿不垂直,所以拉力的力臂小于OB;
(5)不能;在水平位置時(shí),拉力的力臂為0,不能平衡.
【解析】
試題分析:(1)杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng),杠桿都處于平衡平衡狀態(tài).杠桿傾斜時(shí),杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端,左、右兩端的螺母(或一端的螺母)要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)好以后,仍要使杠桿平衡,是為了便于測量力臂的長度;
(2)杠桿平衡條件:F1L1=F2L2;
(3)根據(jù)杠桿平衡條件:F1L1=F2L2,如果作用在杠桿上的力方向不與杠桿垂直則該力的力臂短了,就會(huì)使得拉力變大;
(4)理解力臂概念,支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離叫動(dòng)力臂;支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂.OB大于F1的力臂L1,L2=OA,因F1L1=F2L2,所以F1OB>F2OA.
(5)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.
解:(1)杠桿靜止在如圖位置,所以杠桿處于平衡狀態(tài).
杠桿的右端上翹,左端的平衡螺母或右端的平衡螺母都向上翹的右端移動(dòng),才能使杠桿在水平位置平衡.
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)可得,F(xiàn)1L1=F2L2.
所以杠桿平衡條件:F1L1=F2L2.
(3)彈簧測力計(jì)在B處由豎直向下逐漸向左傾斜拉動(dòng)杠桿的過程中,阻力和阻力臂不變,動(dòng)力臂減小,根據(jù)F1L1=F2L2可知?jiǎng)恿⒆兇,測量計(jì)的示數(shù)變大;F2和L2成反比,圖象D正確;
(4)由圖知,測力計(jì)的拉力與杠桿不垂直,所以拉力的力臂小于OB,因此F1×OB大于F2×OA.
(5)由圖知,在A點(diǎn)施加一個(gè)始終水平向右的拉力F,當(dāng)杠桿拉到水平位置時(shí)F的力臂通過支點(diǎn),即力臂為0,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,杠桿始終不能平衡.
故答案為:(1)平衡;右;
(2)F1L1=F2L2;
(3)D;
(4)測力計(jì)的拉力與杠桿不垂直,所以拉力的力臂小于OB;
(5)不能;在水平位置時(shí),拉力的力臂為0,不能平衡.
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