题目内容

18.在探究“杠杆平衡条件”的实验中.
(1)把杠杆的中点支在支架上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图所示,在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码,在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆,使其在水平位置平衡.要使弹簧测力计示数最小,弹簧测力计的拉力应沿竖直方向,此时测力计计数为2N;
(3)实验时若保持钩码的个数和弹簧测力计的位置不变,将钩码的位置向左侧移动,则杠杆水平平衡时,弹簧测力计的示数将增大(选填“增大”、“减小”或“不变”).
实验次数钩码拉力力臂测力计拉力力臂
1110110
2220220
3330330
4440440
(4)某同学通过正确的实验操作后,他得到了如表所示的数据,他分析实验数据后得出的结论是:F1:F2=L1:L2,这与杠杆平衡条件不相符(填“相符”或“不相符”),分析他的实验数据可知,该同学实验中存在的主要问题是A
A、没有随机改变实验中的物理量,所采集的数据都过于巧合
B、没有使测力计倾斜拉动使杠杆水平平衡
C、实验中不能同时改变两个或两个以上的物理量进行测量
D、实验次数太少,还应继续增加钩码的个数多做几组实验.

分析 (1)实验前杠杆右侧高左侧低,原因是右侧的力和力臂乘积小于左侧的力和力臂乘积,根据杠杆的平衡条件可知,可将左侧的平衡螺母向右调节,减小左侧的力和力臂乘积,使杠杆在水平位置平衡;
(2)当把支点到作用点的连线作为动力臂(施力方向与连线垂直)时,动力臂最长、最省力(弹簧测力计示数最小);
知道阻力、阻力臂和动力臂,利用杠杆的平衡条件求动力;
(3)实验中,若保持钩码的个数和弹簧测力计的位置不变,将钩码的位置向左侧移动,根据杠杆的平衡条件可分析测力计示数的变化;
(4)实验中,为了得出具有普遍性的规律,我们在选择力与力臂时,应使每一组的数据都有所不同,这样最终的结论才会具有普遍性.

解答 解:(1)杠杆右侧高左侧低,可以将左侧的平衡螺母向右调,或者将右侧的平衡螺母向右调(都向右调),使杠杆在水平位置平衡;
(2)当沿竖直向下的方向施力时,动力臂最长,此时最省力,弹簧测力计的示数最小;
由图知,若竖直向下施力,动力臂L1=15cm,
由题知,阻力F2=0.5N×3=1.5N,阻力臂L2=20cm,
根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2,
则动力F1=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1.5N×20cm}{15cm}$=2N.
(3)实验时若保持钩码的个数和弹簧测力计的位置不变,将钩码的位置向左侧移动,即L2增大,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,则杠杆水平平衡时,弹簧测力计的示数将增大;
(4)根据实验得出的结论:F1:F2=L1:L2可知,这与杠杆的平衡条件不符.仔细分析表中的数据不难看出,三次实验F1和F2的力臂都相同,只改变钩码的重力,使数据过于特殊,这是造成最终结论不具普遍性的原因.故选项C符合题意.
故答案为:(1)水平;(2)竖直;2;(3)增大;(4)不相符;A.

点评 本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程,从调节到实际操作、数据分析、原理运用等,考查较为全面,是我们应该掌握的重点实验.

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