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【題目】小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實驗:

(1)實驗前,將杠桿的中點置于支架上,當杠桿靜止時發現杠桿左端下傾,如圖甲所示,則他們應該將杠桿右端的平衡螺母向 (選填“右”或“左”)調,使杠桿在水平位置平衡.

(2)在杠桿的兩端加掛鉤碼,并移動鉤碼,使杠桿在水平位置平衡,如圖乙所示,并測出力臂.多次實驗并把數據記錄在表格中.實驗時使杠桿在水平位置平衡的目的是:

次數

F1/N

l1/cm

F2/N

l2/cm

1

1

10

2

5

2

2

10

1

20

3

2

15

3

10

(3)小明根據以上數據得出杠桿的平衡條件是

(4)小紅將圖乙中杠桿兩側的鉤碼各取下一個,杠桿將 (選填“仍能平衡”“右側下降”或“左側下降”).

(5)小紅還想探究當動力和阻力在杠桿同側時杠桿的平衡情況,于是她將杠桿左側的所有鉤碼拿掉,結果杠桿轉至豎直位置,如圖丙所示.小紅在A點施加一個始終水平向右的拉力F,卻發現無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡.

你認為原因是

(6)他們認為 (5)問中拉力是做功的.如果水平向右的拉力F大小不變,OA長L,將杠桿從豎直位置拉著轉過30°的過程中,拉力F做功為

【答案】(1)右;(2)便于測量力臂;(3)動力×動力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2);(4)左側下降;(5)水平位置時,動力臂為0,杠桿無法平衡;(6)FL.

【解析】

試題分析:(1)杠桿右端下沉,說明杠桿的重心在支點左側,調節平衡螺母應使杠桿重心右移;

(2)使杠桿在水平位置平衡,此時力與杠桿垂直,力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來.實驗時,如果只用一組數據得到結論,偶然性太大,因此應獲取多組實驗數據歸納出物理規律;

(3)杠桿平衡的條件是:動力×動力臂=阻力×阻力臂;

(4)當左右兩側力與力臂的乘積不相等時,杠桿會轉動,直到在新的位置找到平衡;

(5)分析拉力作用下其力臂變化情況,根據杠桿的平衡條件找到原因.

(6)分析F在杠桿從豎直位置轉過30°的過程中F水平移動距離,根據W=Fs計算拉力F做的功.

解:

(1)杠桿左端下沉,應將杠桿重心向右移,所以應將兩端的平衡螺母(左端和右端的均可)向右調節;

(2)力臂等于支點到力的作用線的距離,當杠桿在水平位置平衡時,力的方向與杠桿垂直,力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來.

(3)根據以上數據得出杠桿平衡的條件是:動力×動力臂=阻力×阻力臂 (或F1L1=F2L2

(4)設每個鉤碼的重量為G,杠桿每一小格為L,根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2得:

杠桿在水平位置平衡時:左邊=3G×2L=6GL;

右邊=2G×3L=6GL;

如果在兩側鉤碼下再各取下一個相同的鉤碼后:左邊=2G×2L=4GL;

右邊=G×3L=3GL;

杠桿不再水平平衡,左邊會下沉.

(5)在杠桿右側掛上鉤碼,在右端用測力計水平拉動,當杠桿拉到水平位置時拉力的力臂通過支點,即力臂為0,根據杠桿的平衡條件可知始終不能平衡.

(6)由圖杠桿從豎直位置轉過30°的過程,F水平移動距離為OA長的一半,即 L,

所以拉力F做的功:W=F×L=FL.

故答案為:

(1)右;(2)便于測量力臂;(3)動力×動力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2);(4)左側下降;(5)水平位置時,動力臂為0,杠桿無法平衡;(6)FL.

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加熱時間/min

0

0.5

1

1.5

2

溫度

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