Question

8．如图甲所示，轮轴实质是一种杠杆．小捷同学为了探究轮轴的平衡条件，进行了如下实验：

实验一：如图乙所示，重物G通过细绳绕在轴上，在轮的边缘沿切线方向用力F匀速提升重物，记录数据如表一．
表一（轮半径10cm，轴半径4cm）

G/N	5	10	15
F乙/N	2	4	6

实验二：如图丙所示，重物G通过细绳绕在轮上，在轴的边缘沿切线方向用力F匀速提升重物，记录数据如表二．
表二（轮半径10cm，轴半径4cm）

G/N	5	10	15
F丙/N	12.5	25	37.5

（1）分析表一数据可知，当重物通过绳绕在轴上，作用力在轮上，且轮轴平衡时，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是用绳绕在轴上的物体重力的几分之一．（选填“几倍”或“几分之一”）
（2）分析表二数据可知，当重物通过绳绕在轮上，作用力在轴上，且轮轴平衡时，轮半径是轴半径的几倍，作用在轴上的力就是用绳绕在轮上的物体重力的几倍．（选填“几倍”或“几分之一”）
（3）若轮半径为R、轴半径为r，作用在轮上的力为F₁、作用在轴上的力为F₂，则轮轴的平衡条件表达式为F₁•R=F₂•r．
（4）你认为骑行有变速器的自行车时，为了使速度更快，链条应调到半径较小 （选填“大”或“小”）的飞轮上．

Answer 1

分析 （1）轮轴是一个杠杆，根据动力×动力臂=阻力×阻力臂得出：F₁•R=F₂•r．
（2）变速自行车轮盘半径一定时，轮盘转动一圈时，飞轮的半径越小，后轮转动圈数越多，自行车行驶速度越大．

解答 解：（1）分析表一数据可知，当重物通过绳绕在轴上，作用力在轮上，且轮轴平衡时，轮半径是轴半径的2.5倍，轮上的作用力是轴上的$\frac{1}{2.5}$倍，所以轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是用绳绕在轴上的物体重力的几分之一．
（2）分析表二数据可知，当重物通过绳绕在轮上，作用力在轴上，且轮轴平衡时，轮半径是轴半径的2.5倍，轴上的作用力是轮上的2.5倍，所以轮半径是轴半径的几倍，作用在轴上的力就是用绳绕在轮上的物体重力的几倍．
（3）若轮半径为R、轴半径为r，作用在轮上的力为F₁、作用在轴上的力为F₂，则轮轴的平衡条件表达式为：F₁•R=F₂•r．
（4）变速自行车轮盘半径一定时，轮盘转动一圈时，飞轮的半径越小，后轮转动圈数越多，自行车行驶速度越大，越费力．
故答案为：（1）几分之一；（2）几倍；（3）F₁•R=F₂•r；（4）小．

点评 轮轴实质是一个杠杆，动力作用在轮上是省力杠杆，动力作用在轴上是费力杠杆．