Question

10．小明、小亮、小东和小华在实验室分别做四个小实验，实验过程中，他们分别遇到了不同的困惑，有些困惑，他们通过交流已经提出了解决方案，但还需要听听你的意见；有些困惑，需要你帮助解决．
（1）小明的实验是“探究杠杆的平衡条件”，他在完成教材中的探究任务后，又多加了一个弹簧测力计继续进行探究．他的困惑是：在图1所示杠杆已经平衡的情况下，不知道怎样测弹簧拉力的力臂．请你在图2中帮小明作出弹簧拉力F的力臂．
（2）小亮的实验是“探究同种物质的质量与体积的关系”，他选择了三个体积不同，质量分别为89g、178g、356g的实心铜块做实验．实验中，他用每次都盛有30cm³水的量筒分别测出了三个铜块的体积，并将数据记录在了自己设计的表格中．

	质量m/g	体积V/cm3	比值（m/V）/（g/cm3）
铜块1	89	10
铜块2	178	20
铜块3	356	70

①小亮在计算质量与体积的比值（$\frac{m}{V}$）时，发现其中的一个数据测量有错误，这个数据应该是70cm³；（填该数据的数字和它的单位）．
②小亮的困惑是：不清楚这个错误是怎样产生的．请你帮小亮指出该错误产生的原因：没有减去原来量筒中水的体积；
（3）如图2是小东同学在探究光的折射现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，东东对产生的原因进行了思考．受此启发，在测量凸透镜的焦距时，小东想：如果分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对凸透镜的焦距是否相同呢？
你的推断：红色光对凸透镜的焦距大，你推断的理由是：透镜对紫光的折射作用更大，对红光的折射作用更小．
（4）小华用如图3装置进行实验，其中A重50牛，在F作用下以10厘米/秒的速度在水平地面上做匀速直线运动，弹簧秤B的示数是2牛，则A受到的摩擦力是2牛，5秒钟内拉力F做的功是1焦（不计滑轮重及油轮之间摩擦力）．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡后，钩码重力的方向是竖直向下，力臂正好等于支点到力的作用点的距离，可以从杠杆上直接测出；当测力计的拉力方向倾斜时，依据力臂的定义画出支点到力的作用线的距离，即为测力计拉力的力臂．
（2）根据表中数据计算m/V的值，然后比较分析结果，比值与其它值不同的，就存在问题．然后分析这个数据与实际值之间的大小关系；
（3）白光经三棱镜后，光屏上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，是因为不同颜色的光经玻璃的折射本领不同；
（4）根据两段绳子上的拉力相等的特点及二力平衡条件判断摩擦力的大小；
计算出F的大小，判断出5sF通过的距离，根据W=Fs计算出功．

解答 解：（1）如图支点O到力的作用线的距离，即为测力计拉力F的力臂：

（2）根据表中数据计算质量与体积的比值，填入下面的表格中：

	质量m/g	体积V/cm3	比值（m/V）/（g/cm3）
铜块1	89	10	8.9
铜块2	178	20	8.9
铜块3	356	70	5.1

分析结果，铜块3的比值与其它值不同，偏小了，表明体积70cm³是错误的，比实际值偏大，可能是没有用浸入铜块后水和铜块的总体积减去最初水的体积造成的．
（3）根据三棱镜对光线的偏折，可以得出，红光被偏折的程度小，紫光被偏折的程度大，当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时，红光的会聚点，也就是红光的焦点距离透镜远，而紫光的焦点离透镜近，所以红光的焦距大；
（4）由题意知，绳对A的拉力为2N，根据二力平衡知识，物体所受摩擦力为2N；
因为是动滑轮，每段绳子上的力均为2N，所以F=2×2N=4N；
A在5s内通过的路程：L=vt=10cm/s×5s=50cm=0.5m；
所以F移动的距离s=$\frac{1}{2}$×0.5m=0.25m；
则F做的功：W=Fs=4N×0.25m=1J．
故答案为：（1）见上图；（2）①70cm³；②没有减去原来量筒中水的体积；（3）红；透镜对紫光的折射作用更大，对红光的折射作用更小；（4）2；1．

点评 本题综合考查了物质质量与体积关系的探究、光的色散、力臂的画法及滑轮的有关特点，其中（4）是该题的易错点，要搞清各个力之间的大小关系．