Question

9．在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，為了探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，我們做了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)．
（1）為了探究不同阻力對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)速度的改變的影響情況，應(yīng)做到小車開始受到不同的阻力作用時(shí)的速度相同，在實(shí)驗(yàn)中用什么方法使小車在進(jìn)入平面時(shí)速度相同？讓小車從同一斜面、同一高度由靜止開始滑下．
（2）實(shí)驗(yàn)表明：表面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離越長(zhǎng)，這說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢．
（3）進(jìn)而推理得出：假如小車受到的阻力為零，小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
小明同學(xué)探究杠桿平衡條件：F₁l₁=F₂l₂．（不考慮杠桿自重和摩擦）
（1）實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼時(shí)，小明發(fā)現(xiàn)杠桿右端下傾，則應(yīng)將左端的平衡螺母向左調(diào)，使杠桿在水平位置平衡；這樣做的目的是使杠桿自重對(duì)杠桿的平衡不產(chǎn)生影響，便于力臂的測(cè)量．
（2）三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	動(dòng)力F1（牛）	動(dòng)力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	2	4	2	4
2	4	6	3	8
3		8	4	6

①小明用如圖2甲所示進(jìn)行第3次實(shí)驗(yàn)，彈簧測(cè)力計(jì)的所示如圖2乙所示，則動(dòng)力F₁=3.6N．
②分析三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)第3次實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)偏大，檢測(cè)彈簧測(cè)力計(jì)發(fā)現(xiàn)完好無損，原因可能是彈簧測(cè)力計(jì)沒有豎直向下拉動(dòng)，實(shí)際力臂小于支點(diǎn)到動(dòng)力點(diǎn)的距離．
（3）小明通過實(shí)驗(yàn)探究，得出了杠桿平衡條件．生活中的釣魚竿應(yīng)用了該實(shí)驗(yàn)中的第2次實(shí)驗(yàn)原理．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中，我們是把小車放在斜面上，讓小車從斜面上向下運(yùn)動(dòng)，從而讓小車獲得一定的速度．小車在斜面上的高度不同，則向下運(yùn)動(dòng)的速度就會(huì)不同；
（2）要知道阻力大小與表面光滑程度的關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)的距離與阻力大小的關(guān)系；
（3）由第（2）問中所觀察到的現(xiàn)象以及結(jié)論推理出阻力為零時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況．
（1）杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左移，這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響；
杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來．
（2）當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)拉力的力臂在杠桿上，力臂正好等于拉力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離；
當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉杠桿時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)拉力的力臂變小，小于拉力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離．
（3）先將數(shù)據(jù)中的各自的力與力臂相乘，然后分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出關(guān)系式，杠桿按動(dòng)力臂和阻力臂大小的關(guān)系分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿．

解答 解：（1）用控制變量法，讓小車從同一斜面、同一高度由靜止開始滑下，這樣小車在進(jìn)入平面時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度相同；
（2）表面越光滑，阻力就越小，小車運(yùn)動(dòng)的距離就越長(zhǎng)，這說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢；
（3）假如小車受到的阻力為零，那么就沒有阻力可以改變小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)了，小車將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，即做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
杠桿的平衡條件：F₁l₁=F₂l₂；
（1）杠桿不在水平位置平衡，右端向下傾斜，則重心應(yīng)向左移動(dòng)，故應(yīng)向左調(diào)節(jié)左端或右端的平衡螺母，杠桿在水平位置平衡后，可以方便的從杠桿上讀出力臂．
（2）由圖乙知，測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，示數(shù)為3.6N；
如圖彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)拉力的力臂變小，小于拉力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離；根據(jù)杠桿的平衡條件，在阻力和阻力臂不變的情況下動(dòng)力臂變小，因此動(dòng)力會(huì)變大．
（3）釣魚竿是費(fèi)力杠桿，動(dòng)力臂小與阻力臂，目的是省距離，應(yīng)用了實(shí)驗(yàn)中的第2次實(shí)驗(yàn)原理．
故答案為：（1）讓小車從同一斜面、同一高度由靜止開始滑下；（2）長(zhǎng)；慢；（3）做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
F₁l₁=F₂l₂；（1）左；使杠桿自重對(duì)杠桿的平衡不產(chǎn)生影響，便于力臂的測(cè)量；（2）①3.6；②彈簧測(cè)力計(jì)沒有豎直向下拉動(dòng)，實(shí)際力臂小于支點(diǎn)到動(dòng)力點(diǎn)的距離；（3）2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響及杠桿平衡的條件，阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響實(shí)驗(yàn)是理解牛頓第一定律的基礎(chǔ)．
調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便能直接讀出力臂．杠桿平衡的條件就是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂．