题目内容
3.如图1所示,小明利用铁架台、带有刻度的杠杆、重为1N的钩码(若干)等器材探究杠杆的平衡条件.(1)在挂钩码前,小明发现杠杆左端高,右端低.他应将杠杆的平衡螺母向左(选填:“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡.
(2)杠杆在水平位置平衡后,小明进行了两次杠杆平衡实验,数据记录在表中
| 实验次序 | 动力F1/N | 动力臂L1/cm | 阻力F2/N | L2/cm |
| 1 | 4 | 10 | 4 | 10 |
| 2 | 4 | 10 | 2 | 20 |
猜想一:F1L1=F2L2 猜想二:$\frac{{F}_{1}}{{F}_{2}}$=$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$ 猜想三:F12L12=F22L22
结合第2次实验,能排除的是猜想二(选填:“一”、“二”或“三”)
②第3次实验:2个钩码一组挂在杠杆右端如图2所示,另外3个钩码作为一组挂在左端时,杠杆水平平衡.请在图中画出本次实验时,杠杆上所挂钩码的示意图.
③再通过多次实验…最终得到了杠杆平衡条件.
(3)一书包重约15~20N,用量程0~5N的测力计不能直接测出书包重力,小明利用一米长的硬木尺(重力忽略不计)和书桌边缘,测量出三个数据从而粗略测出书包重力.请在方框内画出能测量书包重力的示意图(要求:弹簧测力计必须竖直向上用力).除了读出弹簧测力计的拉力读数外,另外两个要测量的数据分别是:
①弹簧测力计的力臂L1.
②书包对杠杆拉力力臂L2.
分析 (1)在调节杠杆平衡时,将平衡螺母向较高的一端调节;
(2)①根据第2次实验,将数据代入猜想关系式,若不成立,则猜想被排除;
②根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2,将已知条件代入便可求出未知量,并作出示意图;
(3)根据杠杆的平衡条件,可使桌子的边缘作为支点,动力作用在尺子的最右端,使测力计对尺子的拉力力臂大约为书包对尺子拉力力臂的4倍,根据杠杆的平衡条件,读出测力计的示数、两个拉力的力臂,代入平衡条件公式便可求出书包的重力.
解答 解:(1)由图知,左端较高,应将平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)①由第二组数据知,动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积相等,满足猜想一;
动力和阻力的比值等于动力臂和阻力臂的反比,不满足猜想二;
动力和动力臂平方的乘积与阻力和阻力臂平方的乘积相等,满足猜想三;由以上分析知,应该排除猜想二;
②设每个钩码的重力为G,每个小格的长度为L,根据杠杆的平衡条件:
F1L1=F2L2
3G×L1=2G×3L
解得:L1=2L
所以应将3个钩码挂在左端离支点2个格处,示意图如图所示:![]()
(3)由题意知,书包的重力大约为该测力计量程的3到4倍,所以测力计到支点的距离大约为书包到支点距离的3到4倍,如图:![]()
根据杠杆的平衡条件,要测出书包的重力,除了要读出测力计的示数外,还应测出测力计拉力的力臂及书包拉力的力臂,代入平衡条件公式,便可求出书包的重力.
故答案为:(1)左;(2)①二;②见上图2;(3)示意图见上图3;弹簧测力计的力臂L1;书包对杠杆拉力力臂L2
点评 要掌握杠杆的调平方法,哪边高,将平衡螺母向哪端移动;此题给出了3个猜想,要根据实验数据验证其是否正确,此时可将测量数据代入进行验证,对于杠杆平衡条件,一定要掌握且能灵活运用.
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