舒爽
[要點(diǎn)提煉]
1. 考點(diǎn)
(1)實(shí)驗(yàn)前杠桿的調(diào)節(jié):左高左調(diào),右高右調(diào)。平衡后,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能再調(diào)節(jié)平衡螺母。(2)將杠桿調(diào)成水平平衡的目的:便于測(cè)量力臂。(3)選擇杠桿中點(diǎn)作為支點(diǎn)的好處:消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。(4)將砝碼換成彈簧測(cè)力計(jì)的好處:能直接測(cè)出拉力大小,實(shí)驗(yàn)操作方便。如果彈簧測(cè)力計(jì)由豎直方向拉變成傾斜拉,要使杠桿仍平衡,測(cè)力計(jì)示數(shù)會(huì)變大。(因?yàn)槔Φ牧Ρ圩冃。?)多次實(shí)驗(yàn)的目的:避免實(shí)驗(yàn)的偶然性,得出普遍規(guī)律。
2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
動(dòng)力 × 動(dòng)力臂 = 阻力 × 阻力臂,公式為:[F1l1=F2l2]。
[探究應(yīng)用]
例 小明所在的實(shí)驗(yàn)小組要“探究杠桿平衡條件”,實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材有:
A.帶有均勻刻度的勻質(zhì)杠桿
B.帶固定軸的支架
C.彈簧測(cè)力計(jì)(不計(jì)重量,量程為10 N)
D.刻度尺
E.鉤碼若干(每個(gè)質(zhì)量m = 100 g)
F.細(xì)線(xiàn)
(1)實(shí)驗(yàn)前,用刻度尺測(cè)得杠桿相鄰刻度線(xiàn)間距離[l0=5.00 cm]。將杠桿安裝到支架上后靜止如圖1所示,此時(shí)杠桿(選填“處于”或“不處于”)平衡狀態(tài)。按照實(shí)驗(yàn)要求,小明應(yīng)該將杠桿調(diào)節(jié)到位置平衡。
(2)小明開(kāi)始實(shí)驗(yàn)探究,將鉤碼用細(xì)線(xiàn)懸掛在杠桿左側(cè),在杠桿右側(cè)用彈簧測(cè)力計(jì)拉住杠桿,使杠桿處于水平平衡狀態(tài),此過(guò)程中應(yīng)該注意使彈簧測(cè)力計(jì)拉線(xiàn)沿方向。
(3)小明按照正確的操作完成一次探究后,杠桿位置如圖2所示,A點(diǎn)所掛鉤碼的數(shù)量[n=2],A點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸O點(diǎn)的距離[l1=3l0],彈簧測(cè)力計(jì)懸掛點(diǎn)[B]與轉(zhuǎn)軸[O]點(diǎn)的距離[l2=2l0]。根據(jù)杠桿平衡條件,可以知道彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)[F=][N。(g]取[10 N/kg)]
(4)小明在圖2的基礎(chǔ)上保持[A]點(diǎn)所掛鉤碼的數(shù)量和位置不變,將彈簧測(cè)力計(jì)繞[B]點(diǎn)從[a]位置轉(zhuǎn)到[b]位置時(shí)杠桿仍然保持水平平衡,如圖3所示,則此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)[F'](選填“[>]”“[<]”或“[=]”)F。
(5)圖4是猴、兔分蘿卜過(guò)程的兩張漫畫(huà)??此迫〉昧私源髿g喜的結(jié)果,但根據(jù)杠桿的平衡條件可知,實(shí)際上猴子分得的蘿卜重量(選填“大于”“小于”或“等于”)兔子分得的蘿卜重量。
答案:(1)處于 水平 (2)豎直 (3)3 (4)> (5)大于
解析:(1)杠桿保持靜止,此時(shí)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài),達(dá)到平衡;實(shí)驗(yàn)時(shí)為了消除杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響,且便于直接從杠桿上讀出力臂的大小,應(yīng)將杠桿調(diào)到水平位置平衡。
(2)用彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向向下,拉力與杠桿垂直,支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂,這樣做的目的是便于直接讀出力臂的大小。
(3)圖2中,已知杠桿的一個(gè)小格長(zhǎng)為l0,一個(gè)鉤碼重[G=mg=0.1 kg×10 N/kg=1 N],根據(jù)杠桿的平衡條件可得[F1l1=F2l2],即[2G×3l0=F×2l0],此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)[F=3G=3×1 N=3 N]。
(4)如改變彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向,使之斜向右上方,阻力和阻力臂不變,動(dòng)力臂減小,動(dòng)力要增大,所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大,才能使杠桿仍然水平平衡。
(5)如圖5所示,以[O]為支點(diǎn),左端的重心在[P]處,右端的重心在[Q]處,[lP
(作者單位:遼河油田實(shí)驗(yàn)中學(xué)分校)