题目内容
5.如图1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,达到水平平衡状态.
(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为:F1L1=F2L2.他这样得出的结论为什么不合理?用实验来探究物理规律时,只有一次实验,实验结论具有偶然性.
(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2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:杠杆自身重力对实验结论有影响.
(4)实验时只有8个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图1,当在A点挂4个钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡?(请设计一种方案)第三格挂4个(或第四格挂3个);
(5)杠杆不处于水平位置能否平衡?甲乙意见不同.甲认为能平衡.于是他让每次杠杆倾斜时静止,做这个实验也得出了杠杆平衡条件.
甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实验的方案相比较,你认为哪个实验方案好,并说明理由:乙实验方案好;理由是便于测量力臂.
分析 (1)杠杆倾斜时,杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端,左、右两端的螺母(或一端的螺母)要向杠杆上翘的一端调节;实验前先要调节杠杆在水平位置平衡,这是为使杠杆所受的重力通过支点,从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响;调节好以后,仍要使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量力臂的长度;
(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)图中,支点位于动力和阻力的右侧,弹簧测力计不但提了钩码,而且还提了杠杆,杠杆的重力对杠杆转动产生了影响.
(4)根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,设计实验方案.
(5)探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消除杠杆重对杠杆平衡的影响.
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.
解答 解:(1)杠杆右端下沉,为了使它在水平位置平衡,应将杠杆两端的平衡螺母向左调节;使杠杆平衡的目的有两个:一是避免杠杆重力对杠杆转动的影响;二是便于测量力臂的长度;
(2)小明便得出了杠杆的平衡条件为:F1L1=F2L2;
实验中只有一次实验就总结实验结论,实验结论很具有偶然性,不具有普遍性,因此这样得出的结论不合理.
(3)图2中,杠杆的重心不在支点上,杠杆自身的重力对杠杆转动产生了影响,导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大.
(4)设一个钩码重为G,一格为L,
根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,则有4G×3L=3G×4L,故可在右端第3格处挂4个钩码或右端4处挂3个钩码.
(5)只要杠杆的动力×动力臂=阻力×阻力臂,杠杆就能平衡,杠杆平衡不一定在水平位置,在其它位置,杠杆也可以平衡,甲的说法是正确的;
杠杆在水平位置平衡,力与杠杆垂直,力臂在杠杆上,力臂等于支点到力的作用点的距离,便于测量力臂大小,同时消除杠杆重对杠杆平衡的影响,便于实验操作与测量;由此可见,杠杆在水平位置平衡好,即乙的实验方案好.
故答案为:(1)左;(2)F1L1=F2L2;用实验来探究物理规律时,只有一次实验,实验结论具有偶然性;(3)杠杆自身重力对实验结论有影响;(4)第三格挂4个(或第四格挂3个);(5)乙;便于测量力臂.
点评 (1)杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡;
(2)初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值,使测得的数据更准确,有些是为了寻找普遍规律,探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律.
(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,保持在水平位置静止,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
(2)下表是某实验小组测得的两组数据,请你帮他们补充完整.
| 实验次数 | 动力F1/N | 动力臂L1/m | 阻力F2/N | 阻力臂L2/m |
| 1 | 1.0 | 0.24 | 2.0 | 0.12 |
| 2 | 1.5 | 0.1 | 0.5 |
(4)若不计杠杆质量和摩擦,且杠杆刻度均匀,每个钩码都相同.在C点挂2个钩码时,在D点应挂4个钩码,杠杆才能恢复平衡.
| A. | 单独将R1接在电路中 | B. | 单独将R2接在电路中 | ||
| C. | 将R1、R2串联在电路中 | D. | 将R1、R2并联在电路中 |