题目内容

12.如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.

(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉.此时,应把杠杆两端的平衡螺母向左(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,达到平衡状态.这样做的好处是:便于在杠杆上直接测量力臂大小的.
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡.于是小明便得出了杠杆的平衡条件,小亮觉得他这样得出的结论不合理,应该将一侧的钩码换成弹簧测力计继续实验,你认为用弹簧测力计代替一侧的钩码好处是可以改变力的方向.
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符.其原因是杠杆自身重力影响.

分析 (1)调节杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响,使实验简单化,便于探究.
(2)用实验探究物理问题时,要多进行几次实验,总结的实验结论才具有普遍性,避免偶然性.
(3)杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;杠杆的重心过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响.

解答 解:(1)将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动,直到杠杆在水平位置静止.
杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响.
(2)将一侧的钩码换成弹簧测力计继续实验,好处是可以改变力的方向;
(3)如图2示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的重对杠杆平衡有影响.
故答案为:(1)左;力臂大小的;(2)可以改变力的方向; (3)杠杆自身重力影响.

点评 探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响,使实验简单化,便于探究.

练习册系列答案
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2.下面是文奇和包博等同学进行的电学实验:

(1)文奇为了探究通过导体的电流跟电阻的关系,设计了如图甲所示的电路.
①请用笔画代替导线完成图甲电路的连接;
②文奇看到了邻组同学在闭合开关后,电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,原因是电流表正负接线柱接反了;
③如果文奇连接电路时接入的电阻为5Ω,控制电阻两端的电压为2V,那么将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片向左端调节,使电压表示数为2V;把10Ω的电阻换成20Ω的电阻,无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值,说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小;
④更换器材后,重新实验,将数据记录在表格中,分析实验数据可得出:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
电压U/V2
电阻R/Ω51020
电流I/A0.40.20.1
(2)包博将电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡,测量其不同电压下的电功率.
①正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这种现象的原因是小灯泡断路;
②排除故障,继续实验.如图乙所示是某次实验电流表的示数为0.1A.最后根据实验数据画出I-U图象(如图丙).根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为0.625W;
③通过分析I-U图象,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是灯丝电阻随温度升高而增大.
(3)完成上述实验后,包博又重新设计了电路(如图丁),测量另一个小灯泡的额定功率,这个小灯泡正常工作的电流为I1.请完成实验步骤(已知电源电压为U).
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I1;
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为I1;再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I2;
③则小灯泡的额定功率表达式为P额==$\frac{{{UI}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$.

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