Question

12．圖1所示；在拴線處沿豎直方向?qū)⒑�蘿卜切成A、B兩段．A、B哪段重些呢？甲、乙、丙三個同學(xué)提出各自的猜想：甲：A較重；乙：B較重；丙：A、B一樣重．

（1）請設(shè)計一個簡易實驗，判斷A、B的輕重．
所用器材：彈簧測力計；
操作方法：分別測出A、B的重G_A和G_B；
現(xiàn)象及結(jié)論：若G_A＞G _B，則甲猜想正確； 若G_A＜G_B，則乙猜想正確； 若G_A=G_B則丙猜想正確．
（2）為進一步研究類似A、B輕重的問題，某同學(xué)在一根有等間距刻度的均勻杠桿兩側(cè)掛上每個質(zhì)量都相等的鉤碼進行實驗．杠桿靜止于水平狀態(tài)的三次實驗情境如圖2所示．
①根據(jù)圖2的實驗，可以判斷甲同學(xué)的猜想是正確的（填“甲”、“乙”或“丙”）．
②根據(jù)圖2的實驗，該同學(xué)得出結(jié)論：只要滿足“阻力×阻力作用點到支點的距離=動力×動力作用點到支點的距離”，杠桿就能平衡．
a．這個結(jié)論是否正確？
b．用圖3所示的裝置，怎樣通過實驗來說明該結(jié)論是否正確．

Answer 1

分析 （1）可用天平來判斷A、B兩段蘿卜哪段重些．將這兩段蘿卜放入天平兩個盤中，天平指針偏向的一邊的蘿卜重些．由杠桿的平衡條件來判斷，從圖中的三次實驗可知鉤碼的重力越大，其力臂越短，即蘿卜的重力越大，蘿卜就越短；
（2）從三幅中可看出，當(dāng)鉤碼的個數(shù)越少時，其力臂就越長．由杠桿的平衡條件可得甲同學(xué)的猜想是正確的；
（3）此結(jié)論錯誤，可以用圖的器材判斷出，讓測力的方向不沿豎直方向而是斜著拉時，根據(jù)其讀數(shù)及構(gòu)碼重和各自作用點到支點的距離關(guān)系便可證明此結(jié)論是錯誤的．

解答 解（1）所用器材：彈簧測力計；操作方法：分別測出A、B的重G_A和G_B
現(xiàn)象及結(jié)論：若G_A＞G _B，則甲猜想正確；   若G_A＜G_B，則乙猜想正確；   若G_A=G_B則丙猜想正確；
（2）①從圖中可以看出第一幅圖左右鉤碼個數(shù)相等，力臂個數(shù)也相等．第二幅圖左邊鉤碼個數(shù)為3個，力臂為2格．右邊鉤碼個數(shù)為2個，力臂為3格．第三幅圖左邊鉤碼個數(shù)為3個，力臂為2格，右邊鉤碼個數(shù)為1個，力臂為6格．由杠桿的平衡條件知．三幅圖中左邊鉤碼個數(shù)和力臂都不變，但右邊隨著鉤碼個數(shù)的減少，力臂在變大．可得重力越大，其力臂越�。�即甲同學(xué)猜想正確．故答案為甲．
     ②a．這個結(jié)論是錯誤的．
b．當(dāng)彈簧測力計不是在豎直方向拉時，如像右下圖方向拉時，
會發(fā)現(xiàn)：“阻力×阻力作用點到支點的距離≠動力×動力作用點到支點的距離”
可判斷這個結(jié)論錯誤．
 
1、將彈簧測力計斜向右（或斜向左）拉，保持杠桿水平平衡．
2、讀出動力：測力計的示數(shù)F₁；量出動力作用點到支點的距離L₁
3、用測力計測出三個鉤碼的重力即阻力大小F₂，量出阻力作用點到支點的距離L₂
4、計算F₁×L₁的值與F₂×L₂的值，再進行比較，可以得出上述結(jié)論不正確．
故答案為：（1）彈簧測力計；分別測出A、B的重G_A和G_B；若G_A＞G _B，則甲猜想正確，若G_A＜G_B，則乙猜想正確，若G_A=G_B則丙猜想正確；
（2）①甲；②a．這個結(jié)論是錯誤的；b、由以上所以設(shè)計可判斷．

點評 此題主要考查學(xué)生對于杠桿平衡條件的理解，解題的關(guān)鍵是理解力臂的概念，它是指從支點到力的作用線的距離．（試題難度較大）