Question

如圖甲所示，輪軸實(shí)質(zhì)是一種杠桿．小捷同學(xué)為了探究輪軸的平衡條件，進(jìn)行了如下實(shí)驗：

實(shí)驗一：如圖乙所示，重物G通過細(xì)繩繞在軸上，在輪的邊緣沿切線方向用力F勻速提升重物，記錄數(shù)據(jù)如表一．

表一（輪半徑10cm，軸半徑4cm）

G/N	5	10	15
F乙/N	2	4	6

實(shí)驗二：如圖丙所示，重物G通過細(xì)繩繞在輪上，在軸的邊緣沿切線方向用力F勻速提升重物，記錄數(shù)據(jù)如表二．

表二（輪半徑10cm，軸半徑4cm）

G/N	5	10	15
F丙/N	12.5	25	37.5

（1）分析表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)重物通過繩繞在軸上，作用力在輪上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就是用繩繞在軸上的物體重力的　　．（選填“幾倍”或“幾分之一”）

（2）分析表二數(shù)據(jù)可知，當(dāng)重物通過繩繞在輪上，作用力在軸上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在軸上的力就是用繩繞在輪上的物體重力的　　．（選填“幾倍”或“幾分之一”）

（3）若輪半徑為R、軸半徑為r，作用在輪上的力為F₁、作用在軸上的力為F₂，則輪軸的平衡條件表達(dá)式為　　．

（4）你認(rèn)為騎行有變速器的自行車時，為了使速度更快，鏈條應(yīng)調(diào)到半徑較　　 （選填“大”或“小”）的飛輪上．

Answer 1

考點(diǎn)：

控制變量法與探究性實(shí)驗方案．

專題：

探究型實(shí)驗綜合題．

分析：

（1）輪軸是一個杠桿，根據(jù)動力×動力臂=阻力×阻力臂得出：F₁•R=F₂•r．

（2）變速自行車輪盤半徑一定時，輪盤轉(zhuǎn)動一圈時，飛輪的半徑越小，后輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)越多，自行車行駛速度越大．

解答：

解：（1）分析表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)重物通過繩繞在軸上，作用力在輪上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的2.5倍，輪上的作用力是軸上的倍，所以輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就是用繩繞在軸上的物體重力的幾分之一．

（2）分析表二數(shù)據(jù)可知，當(dāng)重物通過繩繞在輪上，作用力在軸上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的2.5倍，軸上的作用力是輪上的2.5倍，所以輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在軸上的力就是用繩繞在輪上的物體重力的幾倍．

（3）若輪半徑為R、軸半徑為r，作用在輪上的力為F₁、作用在軸上的力為F₂，則輪軸的平衡條件表達(dá)式為：F₁•R=F₂•r．

（4）變速自行車輪盤半徑一定時，輪盤轉(zhuǎn)動一圈時，飛輪的半徑越小，后輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)越多，自行車行駛速度越大，越費(fèi)力．

故答案為：（1）幾分之一；（2）幾倍；（3）F₁•R=F₂•r；（4）小．

點(diǎn)評：

輪軸實(shí)質(zhì)是一個杠桿，動力作用在輪上是省力杠桿，動力作用在軸上是費(fèi)力杠桿．