Question

1．某小组同学在学习了支点、动力和阻力的概念后，想研究“用杠杆上同一点C提起重物，能够提起重物重力的大小与哪些因素有关”，他们用如图所示的装置进行实验，用钩码代替重物悬挂在杠杆的C点（每只钩码重0.5牛），用测力计对杠杆施加向上的动力F，每次都将杠杆拉到水平位置保持静止，然后将图（a）、（b）和（c）的实验数据分别记录在表一、表二和表三中．

表一（动力F=1牛）

实验 序号	支点到力F作用点 的距离d（厘米）	钩码重 （牛）
1	40	2.0
2	30	1.5
3	10	0.5

表二（d=40厘米）

实验 序号	动力F （牛）	钩码重 （牛）
4	0.5	1.0
5	1.0	2.0
6	1.5	3.0

表三（动力F=1牛）

实验 序号	动力方向 θ（度）	钩码重 （牛）	支点到力F作用线 的距离l（厘米）
7	左偏60	1.0	20
8	左偏40	1.5	30
9	竖直向上	2.0	40
10	右偏40	1.5	30
11	右偏60	1.0	20

①分析比较表一的实验数据及相关条件可知：该小组同学想利用图（a）的实验装置研究杠杆上同一点C提起物体的重力大小与支点到动力作用点的距离d的关系．
②分析比较表二的实验数据及相关条件可得到的初步结论是：当动力F的方向和d的大小不变时，杠杆上同一点C提起物体的重力的大小与动力F成正比．
③分析比较表三中第二列和第列的实验数据及相关条件发现：当动力F和d的大小不变时，杠杆上同一点C提起物体的重力大小与动力F的方向不一定有关（选填“一定”或“不一定”）．
④同学们在老师的指导下，重复了图（c）的实验，测量了支点到动力F作用线的垂直距离l，并将测量结果填写在表三中的最后一列，然后思考了表一中支点到动力F作用线的垂直距离l，最后他们综合分析表一和表三的实验数据及相关条件，归纳得出的结论是：当动力F的大小不变时，杠杆上同一点C提起物体的重力大小与支点到动力F作用线的垂直距离l成正比．

Answer 1

分析 ①根据控制变量法，由表中数据找出控制不变的量和变化的量，研究研究杠杆上同一点C提起物体的重力大小与变化量的关系；
②根据表中数据分析控制不变的量与变化的量，纵向比较表中数据得出结论；
③对比表三实验序号8与10，找出相同的量与变化的量分析得出结论；
④纵向比较表三最后两列数据得出结论．

解答 解：①分析比较表一的实验数据及相关条件可知：控制支点到阻力作用点C的距离不变和动力大小（为1N）不变，改变支点到力F作用点的距离d，记录杠杆平衡时提起钩码重力的大小；
所以，该小组同学想利用图（a）的实验装置研究杠杆上同一点C提起物体的重力大小与支点到动力作用点的距离的关系．
②由表二可知，控制动力F的方向不变和支点到力F作用点的距离d不变及支点到阻力作用点的距离不变，改变阻力的大小，记录杠杆平衡时动力的大小，可知动力大小变为原来的几倍，提起的物体重就是原来的几倍，即杠杆上同一点C提起物体的重力的大小与动力F成正比；
③对比表三实验序号8与10可发现，虽然动力的方向不同，但杠杆上同一点C提起物体的重力大小却相同，故分析比较表三中第二列和第三列的实验数据及相关条件，得出的结论是；
当动力F和d的大小不变时，杠杆上同一点C提起物体的重力大小与动力F的方向不一定有关；
④纵向比较表三最后两列数据发现，支点到力F作用线的距离l（厘米）增大为原来的几倍，杠杆提起钩码的重为就变为原来的几倍，即当动力F的大小不变时，杠杆上同一点C提起物体的重力大小与支点到动力F作用线的垂直距离l成正比．
故答案为：①支点到动力作用点的距离d；
②杠杆上同一点C提起物体的重力的大小与动力F成正比；
③不一定；
④当动力F的大小不变时，杠杆上同一点C提起物体的重力大小与支点到动力F作用线的垂直距离l成正比．

点评 本题研究“用杠杆上同一点C提起重物，能够提起重物重力的大小与哪些因素有关”，考查控制变量法的运用及根据数据归纳结论的能力，难度较大．