Question

4．在探究“杠桿的平衡條件”的實驗中，某同學記錄了三次實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗 次數(shù)	動力 F1/N	動力臂 L1/m	阻力 F2/N	阻力臂 L2/m
1	2.0	0.04	4.0	0.02
2	1.0	0.02	0.5	0.01
3	2.5	0.03	1.5	0.05

（1）這三次實驗數(shù)據(jù)中，第2次的實驗數(shù)據(jù)是錯誤的；
（2）如圖1甲所示，當在A處掛了三個鉤碼時，要使杠桿平衡，應在C處掛4個鉤碼．（每個鉤碼的質(zhì)量相等）．
（3）若某次實驗中用彈簧測力計豎直向上拉杠桿一端的A點，如圖1乙所示，杠桿平衡時彈簧測力計的示數(shù)為F_a，若在A點斜向上拉，杠桿要求在水平位置再次平衡時，彈簧測力計的示數(shù)為F_b，則F_a＜F_b（填“＞”、”＜”或”=”）
（4）小梅在實驗過程中控制阻力和阻力臂不變，進行了若干組實驗．記錄的部分數(shù)據(jù)可以繪制出如圖2所示的圖象．請根據(jù)圖象信息可以歸納出當動力臂減小為0.02m時，動力的大小為15N．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿的平衡條件判斷錯誤數(shù)據(jù)；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件計算C處掛鉤碼的個數(shù)；
（3）根據(jù)題意判斷力臂如何變化，然后根據(jù)杠桿平衡條件判斷力如何變化；
（4）由圖象找到動力與動力臂的乘積，阻力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿平衡條件計算動力臂減小為0.02m時動力的大小．

解答 解：
（1）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，
表格中第2次實驗F₁L₁=1N×0.02m=0.02N•m，F(xiàn)₂L₂=0.5N×0.01m=0.005N•m，所以F₁L₁≠F₂L₂．故第2次實驗數(shù)據(jù)有誤；
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，設一格為L，一個鉤碼重G，
則有3G×4L=nG×3L，n=4，故應在C處掛4個鉤碼；
（3）彈簧測力計豎直向上拉杠桿一端的A點，杠桿平衡時彈簧測力計的示數(shù)為F_a，若在A點斜向上拉拉力力臂變小，阻力與阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知，杠桿平衡時，動力要變大，即彈簧測力計的示數(shù)為F_b要變大，則F_a小于F_b；
（4）阻力和阻力臂的乘積不變時，由圖，
動力臂為0.05m時，動力為6N，動力×動力臂=6N×0.05m=0.3N•m．
動力臂為0.10m時，動力為3N，動力×動力臂=3N×0.10m=0.3N•m．
動力臂為0.15m時，動力為2N，動力×動力臂=2N×0.15m=0.3N•m．
所以阻力和阻力臂的乘積不變時，動力跟動力臂的乘積也不變．
所以當動力臂減小為0.02m時，動力×0.02m=0.3N•m，
解得：動力=15N．
故答案為：（1）2；（2）4；（3）＜；（4）15．

點評 本題探究“杠桿的平衡條件”的實驗，正確找到杠桿的各要素是運用杠桿平衡的條件前提，第4問中不能直接運用杠桿平衡條件求解，首先根據(jù)數(shù)據(jù)推出當阻力和阻力臂的乘積不變時，動力跟動力臂的乘積也不變．然后根據(jù)動力跟動力臂的乘積不變計算結果．