Question

13．某科学兴趣小组的同学在探究杠杆的平衡条件时，联想到玩跷跷板的游戏，继续“动力对杠杆平衡的影响”研究实验． 将一个玩具固定在杠杆B点上作为阻力，且保持阻力的大小、方向、作用点都不变，在杠杆的另一端用力使杠杆在水平位置平衡，并用弹簧测力计测出动力的大小．实验中，甲小组每次都保持动力在竖直方向、只改变动力作用点的位置，分别如图（a）中的F₁、F₂、F₃所示；乙小组每次都保持动力作用点的位置不变、改变动力的方向（“动力的方向”用OA连线跟动力方向的夹角θ表示，且0°＜θ≤90°），分别如图（b）中的F₄、F₅、F₆所示；表Ⅰ、表Ⅱ是甲、乙两组同学所记录的实验数据．

表Ⅰ甲组				表Ⅱ乙组
实验 序号	支点到动力作用点 的距离S/cm	动力的方向 （与杠杆的夹角θ）	动力的 大小/N	实验 序号	支点到动力作用点 的距离S/cm	动力的方向 （与杠杆的夹角θ）	动力的 大小/N
1	5	90°	6	4	15	30°	4
2	10	90°	3	5	15	45°	2.8
3	15	90°	2	6	15	90°	2

（1）分析比较表Ⅰ中第二列和第四列的实验数据可知：作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，在动力方向不变（θ=90°）的情况下，支点到动力作用点的距离S越大，动力越小．
（2）分析比较表Ⅱ中第三列与第四列的实验数据可知：作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，在动力方向不变的情况下，改变动力的方向，θ越大，动力越小．
（3）进一步综合分析表Ⅰ与表Ⅱ中的实验数据及相关条件，可得出的初步结论是：作用在杠杆一端的阻力不变时，影响杠杆平衡的因素是动力的大小、支点到动力作用线的距离．

Answer 1

分析 此题研究了当阻力不变时，杠杆平衡时动力的大小与支点到动力作用点、动力的方向之间的关系，应用控制变量法可解决．

解答 解：（1）研究表Ⅰ中第二列与第四列实验数据，即比较支点到动力作用点的距离S和动力的大小可知，当阻力不变时，杠杆平衡时动力的大小与支点到动力作用点之间的关系，且在动力方向不变（θ=90°）的情况下，支点到动力作用点的距离S越大，动力越小；
（2）研究表Ⅱ中第二列与第四列实验数据可知，当支点到动力作用点不变时，改变动力的方向，θ越大，动力越小；
（3）综合分析表Ⅰ与表Ⅱ中的实验数据及相关条件，我们可以得到：影响杠杆平衡时拉力的大小与动力的大小、支点到动力作用线的距离有关．
故答案：（1）支点到动力作用点的距离S越大，动力越小；（2）第三列与第四列；（3）动力的大小、支点到动力作用线的距离．

点评 物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中．控制变量法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．