Question

9．在学习牛顿第一定律时，为了探究阻力对物体运动的影响，我们做了如图1所示的实验．
（1）为了探究不同阻力对小车的运动速度的改变的影响情况，应做到小车开始受到不同的阻力作用时的速度相同，在实验中用什么方法使小车在进入平面时速度相同？让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下．
（2）实验表明：表面越光滑，小车运动的距离越长，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢．
（3）进而推理得出：假如小车受到的阻力为零，小车将做匀速直线运动．
小明同学探究杠杆平衡条件：F₁l₁=F₂l₂．（不考虑杠杆自重和摩擦）
（1）实验前没有挂钩码时，小明发现杠杆右端下倾，则应将左端的平衡螺母向左调，使杠杆在水平位置平衡；这样做的目的是使杠杆自重对杠杆的平衡不产生影响，便于力臂的测量．
（2）三次实验数据记录表格如下：

实验序号	动力F1（牛）	动力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	2	4	2	4
2	4	6	3	8
3		8	4	6

①小明用如图2甲所示进行第3次实验，弹簧测力计的所示如图2乙所示，则动力F₁=3.6N．
②分析三次实验数据，发现第3次实验中弹簧测力计示数偏大，检测弹簧测力计发现完好无损，原因可能是弹簧测力计没有竖直向下拉动，实际力臂小于支点到动力点的距离．
（3）小明通过实验探究，得出了杠杆平衡条件．生活中的钓鱼竿应用了该实验中的第2次实验原理．

Answer 1

分析 （1）在实验中，我们是把小车放在斜面上，让小车从斜面上向下运动，从而让小车获得一定的速度．小车在斜面上的高度不同，则向下运动的速度就会不同；
（2）要知道阻力大小与表面光滑程度的关系以及运动的距离与阻力大小的关系；
（3）由第（2）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况．
（1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；
杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来．
（2）当弹簧测力计竖直向下拉动弹簧测力计时，弹簧测力计拉力的力臂在杠杆上，力臂正好等于拉力作用点到支点的距离；
当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，弹簧测力计拉力的力臂变小，小于拉力作用点到支点的距离．
（3）先将数据中的各自的力与力臂相乘，然后分析实验数据，找出关系式，杠杆按动力臂和阻力臂大小的关系分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆．

解答 解：（1）用控制变量法，让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下，这样小车在进入平面时的运动速度相同；
（2）表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越长，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；
（3）假如小车受到的阻力为零，那么就没有阻力可以改变小车的运动状态了，小车将以恒定不变的速度永远运动下去，即做匀速直线运动．
杠杆的平衡条件：F₁l₁=F₂l₂；
（1）杠杆不在水平位置平衡，右端向下倾斜，则重心应向左移动，故应向左调节左端或右端的平衡螺母，杠杆在水平位置平衡后，可以方便的从杠杆上读出力臂．
（2）由图乙知，测力计的分度值为0.2N，示数为3.6N；
如图弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，弹簧测力计拉力的力臂变小，小于拉力作用点到支点的距离；根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况下动力臂变小，因此动力会变大．
（3）钓鱼竿是费力杠杆，动力臂小与阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第2次实验原理．
故答案为：（1）让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下；（2）长；慢；（3）做匀速直线运动；
F₁l₁=F₂l₂；（1）左；使杠杆自重对杠杆的平衡不产生影响，便于力臂的测量；（2）①3.6；②弹簧测力计没有竖直向下拉动，实际力臂小于支点到动力点的距离；（3）2．

点评 本题考查的是阻力对物体运动的影响及杠杆平衡的条件，阻力对物体运动的影响实验是理解牛顿第一定律的基础．
调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便能直接读出力臂．杠杆平衡的条件就是：动力×动力臂=阻力×阻力臂．