Question

小強(qiáng)在探究“杠桿的平衡條件”時(shí)，如圖1所示：

下面是他所設(shè)計(jì)的探究“杠桿平衡條件”的步驟：
①把杠桿的中點(diǎn)支在支架上；
②把鉤碼掛在杠桿兩邊，改變鉤碼的位置使杠桿平衡；
③記下兩邊鉤碼受到的重力，并用尺量出它們的力臂，
分別填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格內(nèi)；
④改變力和力臂的數(shù)值，做三次實(shí)驗(yàn)；
⑤求出各次實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力乘以動(dòng)力臂和阻力乘以阻力臂的數(shù)值．
（1）該同學(xué)在______步漏掉了一個(gè)重要的步驟．這一步寫(xiě)完整應(yīng)為_(kāi)_____．
（2）下表是小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)記錄，在這兩組數(shù)據(jù)中，他發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)有一組數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的．經(jīng)檢查，結(jié)果是測(cè)量阻力臂時(shí)讀錯(cuò)了，阻力臂的實(shí)際值應(yīng)為_(kāi)_____m．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	動(dòng)力F1/N	動(dòng)力臂L1/m	阻力F2/N	阻力臂L2/m
1	2	0.3	1	0.4
2	1	0.4	2	0.2

（3）另一個(gè)同學(xué)小紅根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的杠桿平衡條件是：“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”．為了說(shuō)明這一結(jié)論并不正確，請(qǐng)你在圖2所示的杠杠B點(diǎn)上畫(huà)出需要對(duì)杠杠施加的力的示意圖和這個(gè)力的力臂．
（4）如圖3所示，繩子OO′懸吊著質(zhì)量忽略不計(jì)的杠桿，在桿的a點(diǎn)掛上重物G，在O右側(cè)某點(diǎn)b處掛上鉤碼．重 物G的質(zhì)量及a到O的距離不變，要使桿保持水平，b點(diǎn)掛的鉤碼個(gè)數(shù)（各個(gè)鉤碼質(zhì)量相同）和b到O的距離的關(guān)系是圖4中哪一幅圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）在探究杠桿的平衡條件時(shí)，首先是杠桿的安裝與調(diào)平，為了在杠桿上能直接讀出力臂的大小，調(diào)節(jié)其兩端的平衡螺母使之在水平位置平衡．
（2）杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，由此判斷出數(shù)據(jù)記錄中的錯(cuò)誤．
（3）小紅得出的杠桿平衡條件是：“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”，是在杠桿在水平位置平衡且動(dòng)力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，不一定帶有普遍性．因此在此實(shí)驗(yàn)中為驗(yàn)證是否是力與支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離的乘積，所以再設(shè)計(jì)一個(gè)方向不在豎直方向的拉力杠桿平衡．
（4）根據(jù)杠桿平衡條件動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂去分析：因?yàn)橹匚颎和a點(diǎn)到O的距離不變，所以鉤碼的重力與b點(diǎn)到O的距離成反比，然后逐一分析所給圖象即可．
解答：解：（1）探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行的是杠桿的組裝與調(diào)平，第①步驟中，只描述了杠桿的組裝，沒(méi)有調(diào)平的步驟，因此是不完整的；
故答案為：第①、把杠桿的中點(diǎn)支在支架上，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿水平平衡．
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，在第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，2N×0.3m≠1N×0.4m，而是2N×0.3m=1N×0.6m，所以第1組數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，阻力臂實(shí)際值為0.6m；
故答案為：0.6．
（3）因杠桿仍在水平位置平衡，所以設(shè)計(jì)的拉力方向不要與杠桿垂直即可，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離不再是力臂，這樣做研究杠桿平衡的條件實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)論就不能是：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離．故杠杠施加的力的示意圖和這個(gè)力的力臂如圖所示：
或
（4）∵重物G和a點(diǎn)到O的距離不變；
∴根據(jù)杠桿的平衡條件知：鉤碼的重力與b點(diǎn)到O的距離的積是一個(gè)定值，
即：鉤碼的重力與b點(diǎn)到O的距離成反比．
要使桿保持水平，b點(diǎn)掛的鉤碼個(gè)數(shù)（各個(gè)鉤碼質(zhì)量相同）和b到O的距離成反比例關(guān)系，圖象應(yīng)該是第一象限內(nèi)的曲線(xiàn)．
故選B．
點(diǎn)評(píng)：（1）力臂與支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，不能相提并論，它們相等是有條件的；杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便直接讀出力臂．
（2）杠桿平衡條件的簡(jiǎn)單應(yīng)用：動(dòng)力與動(dòng)力臂不變時(shí)，阻力與阻力臂成反比；阻力與阻力臂不變時(shí)，動(dòng)力與動(dòng)力臂成反比．處理此類(lèi)題目時(shí)，要找出杠杠的五要素，并確定哪些要素不會(huì)發(fā)生變化．