题目内容

3．关于机械的研究
（1）图甲是探究杠杆平衡条件的实验装置．调节杠杆在水平位置平衡后，在杠杆上的A点挂四个重均为0.5N的钩码，用调好的弹簧测力计竖直向上拉杠杆上的B点，使杠杆水平平衡．如果将测力计沿图中虚线方向拉，仍使杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将变大（变大/不变/变小）．
（2）某同学利用身边的塑料直尺和硬币若干来验证杠杆平衡的条件，如图乙所示，当杠杆在水平位置平衡时，他测出从支点O到硬币边缘的距离作为力臂L1和L2的大小，他测力臂的方法是错误的（选填“正确”或“错误”）．如果将两边的硬币以相同大小的速度同时做远离支点的匀速移动，则杠杆右端向下倾斜（选填“仍平衡”、“左端向下倾斜”或“右端向下倾斜”）
（3）某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想．为了验证猜想是否正确，该小组同学们按如图丙所示的A、B、C、D  四种情形组装滑轮组．为了验证猜想“两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关”，应选择装配图中的A、C（或B、D）两组滑轮组做对比实验；按装配图A、B或图C、D两个滑轮组做对比实验，可以验证什么猜想？

分析 （1）由杠杆平衡条件可算出拉力大小；弹簧测力计斜拉时，拉力力臂变小，拉力变大；
（2）力臂是支点到力的作用线的距离，重力的作用点在几何中心，故力臂应为支点到硬币的重力作用线的距离；当两边的硬币以相同大小的速度同时做远离支点的匀速移动时，根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，可以判断；
（3）运用控制变量法，研究与细线绕法时，应控制物重相同；当绕线方式相同，物重不同时，研究的是机械效率与物重的关系．

解答 解：（1）由图可知，根据杠杆平衡条件，F1×L1=F2×L2，2N×4格=1N×8格，则拉力大小为1N；弹簧测力计斜拉时，阻力及阻力臂不变，拉力力臂变小，根据杠杆平衡条件可知拉力变大；
（2）故力臂应为支点到硬币的重力作用线的距离；
    原来杠杆平衡，即F1×L1=F2×L2，且由图可知L1＞L2，F1＜F2；
    经过相同时间后，两边硬币的力臂各增加L，
    则左边力与左边力臂的乘积F1×L左=F1（L1+L）=F1L1+F1L
    右边力与右边力臂的乘积F2×L右=F2（L2+L）=F2L2+F2L
    显然，右边力与右边力臂的乘积大，即杠杆右端向下倾斜；
（3）由运用控制变量法可知，研究与细线绕法时，应控制物重相同，故选图A、C（或B、D）；当绕线方式相同，物重不同时，研究的是机械效率与物重的关系．
故答案为：（1）变大；（2）错误；右端向下倾斜；（3）A、C（或B、D）；同一滑轮组，其机械效率与滑轮组提升物重的关系．

点评 本题除考查杠杆平衡条件及运用、控制变量法的运用等基本知识；更突出在试验中的遇到实际问题，如硬币重力的力臂如何确定，以及重物由静态变为动态时杠杆平衡问题的探讨；再有“验证什么猜想”与“得到什么结论”的表述不同，应予注意；这些对能力要求较高．

练习册系列答案
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猜想一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
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为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同）、小球、木块和刻度尺各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同，最后得出以下实验记录表．
实验
次数		使用的
弹簧		被压缩后
弹簧的长度/cm		木块移动
的距离
①弹簧A5S1
②弹簧A8S2
③弹簧B5S3
④弹簧B8S4
（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化成小球的动能．
（2）由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量，本实验是通过比较木块被推动的距离来判断弹簧的弹性势能大小．
（3）为了探究“猜想一”，可选用上表中①③或②④两次实验的数据进行比较分析．
（4）下面是探究猜想二的实验方案，请结合上表中的实验记录，将方案补充完整．
1）将弹簧A、小球、木块按图安装好；
2）压缩弹簧A，使其长度为5cm，放手后小球被弹出，推动木块移动距离S1；
3）压缩弹簧A，使其长度为8cm，放手后小球被弹出，推动木块移动距离S2；
4）比较分析实验数据S1和S2，若S1与S2不相等，则猜想2正确（选填“正确”或“不正确”）．
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