题目内容
10.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(每个的质量为50g).(1)如图甲所示,在A位置上挂两个相同钩码,应该在B位置挂上3个同样的钩码,使杠杆在水平位置平衡,在水平位置平衡的目的是便于测量力臂.
(2)在探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图乙所示,弹簧测力计的施力方向竖直向下时拉力最小,同时也便于正确测量力臂,此时最小拉力为1N.
(3)取下B位置的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点,弹簧测力计由位置1逐渐转至位置2的过程中,杆杠在水平位置始终保持平衡(如图丙),测力计示数将先变小后变大.
分析 (1)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,根据杠杆平衡求出钩码的个数;在“探究杠杆平衡条件”的实验,主要测量的量有两端力的大小,和力臂的长短.这里的力是钩码的重力,方向是竖直向下的,而力臂是从支点到力的作用线的垂直距离,因此当力臂在水平方向时,与重力才刚好垂直;
(2)根据钩码个数和距离支点的格数,结合杠杆平衡条件进行相关分析和计算;
(3)阻力和阻力臂不变时,动力臂减小,动力变大;动力臂变大,动力变小.
解答 解:(1)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,
因为,F1l1=F2l2,
所以,2G×3L=nG×2L,
所以,n=3,所以在A处挂3个钩码;
杠杆只有在水平位置平衡时,杠杆本身才与竖直方向下的重力方向垂直,此时的力臂正好在杠杆上,是杠杆的长度,测量起来非常方便;
(2)动力作用点在C上,由于支点在中间,因此动力的方向与阻力的方向相同,为了方便读出力臂,力的方向与杠杆垂直,因此拉力的方向应竖直向下,此时力臂最大,力最小;
设杠杆上每格距离为L,1个钩码的重力,G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N;由图可知,钩码的总重力G=0.5N×2=1N,力臂L动=4L,拉力的力臂LC=4L,
由F1L1=F2L2得,拉力的大小F=$\frac{G{L}_{动}}{{L}_{C}}$=$\frac{1N×4L}{4L}$=1N;
(3)由图可知,OC为最长力臂,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,动力臂先变长后变短,而杠杆在水平位置始终保持平衡,根据杠杆平衡条件可知,测力计示数将先变小后变大.
故答案为:(1)3;便于测量力臂;(2)竖直向下; 1;(3)先变小后变大.
点评 杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计倾斜拉动杠杆还在水平位置平衡,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大这是常见的一种题型.
| A. | 甲图,用力握玻璃瓶,细管中水柱的高度上升,说明力能改变物体的运动状态 | |
| B. | 乙图,当人跳起离开地面时,由于地球的自转,人落下后已经在另一个位置了,故人就可以免费旅游了 | |
| C. | 丙图,当右船的人用力撑开左边的小船时,左边的小船就向左运动,说明物体只有在力的作用下,才能够运动 | |
| D. | 丁图提供的信息说明大气压强是天气预报的重要气象要素之一 |
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| h/cm | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
| F/N | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
(2)第2次实验时,弹簧测力计对金属柱的拉力为2.3N.
(3)利用表中数据,在图乙中画出F-h图线.
(4)如改用浓盐水做实验,在图乙中再画出F′-h图线,图线上h=5cm点的位置变高(高/低).这样的比较是为了探究液体密度对浮力大小的影响.
(5)在图甲中,分析实验步骤A、B、C,说明浮力大小跟排开液体的体积有关;分析实验步骤ACD,说明浮力大小跟深度无关.
| A. | 人站在地面上,人对地面的压力是由于地面发生形变产生的 | |
| B. | 推出去的铅球可以在空中继续运动,是因为铅球始终受到推力的作用 | |
| C. | 在草地上滚动的足球,最终会停下来,是因为足球受到了摩擦力 | |
| D. | 鸡蛋磕到碗边上鸡蛋破了,是因为碗对鸡蛋的力大于鸡蛋对碗的力 |