Question

18．關(guān)于機(jī)械的研究
（1）圖甲在探究杠桿平衡條件的實驗中，如果杠桿右側(cè)高左側(cè)低，則可將左側(cè)的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡．如圖所示，在支點左側(cè)20cm刻度處掛3個重均為0.5N的鉤碼，在支點右側(cè)15cm刻度處用彈簧測力計拉杠桿，使其水平平衡．要使彈簧測力計示數(shù)最小，彈簧測力計的拉力應(yīng)沿豎直方向，此時讀數(shù)為2N．如果將測力計沿圖中虛線方向拉，仍使杠桿在水平位置平衡，則測力計的示數(shù)將變大（變大/不變/變�。�．

（2）某同學(xué)利用身邊的塑料直尺和硬幣若干來驗證杠桿平衡的條件，如圖19乙所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，他測出從支點O到硬幣邊緣的距離作為力臂L₁和L₂的大小，他測力臂的方法是錯誤的（選填“正確”或“錯誤”）．如果將兩邊的硬幣以相同大小的速度同時做遠(yuǎn)離支點的勻速移動，則杠桿右端向下傾斜（選填“仍平衡”、“左端向下傾斜”或“右端向下傾斜”）
（3）某小組同學(xué)在探究滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)時，提出了一些猜想．為了驗證猜想是否正確，該小組同學(xué)們按如圖19丙所示的A、B、C、D 四種情形組裝滑輪組．為了驗證猜想“兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與滑輪組細(xì)線的繞法有關(guān)”，應(yīng)選擇裝配圖中的A、C或者B、D兩組滑輪組做對比實驗；按裝配圖A、B或圖C、D兩個滑輪組做對比實驗，可以驗證什么猜想？滑輪組完全相同，不同重力的重物對機(jī)械效率的影響．

Answer 1

分析 （1）實驗前杠桿右側(cè)高左側(cè)低，原因是右側(cè)的力和力臂乘積小于左側(cè)的力和力臂乘積，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，可將左側(cè)的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，減小左側(cè)的力和力臂乘積，使杠桿在水平位置平衡；
當(dāng)把支點到作用點的連線作為動力臂（施力方向與連線垂直）時，動力臂最長、最省力（彈簧測力計示數(shù)最小）；
知道阻力、阻力臂和動力臂，利用杠桿的平衡條件求動力．
（2）力臂是支點到力的作用線的距離，重力的作用點在幾何中心，故力臂應(yīng)為支點到硬幣的重力作用線的距離；當(dāng)兩邊的硬幣以相同大小的速度同時做遠(yuǎn)離支點的勻速移動時，根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，可以判斷．
（3）運用控制變量法，研究與細(xì)線繞法時，應(yīng)控制物重相同；當(dāng)繞線方式相同，物重不同時，研究的是機(jī)械效率與物重的關(guān)系．

解答 解：
（1）杠桿右側(cè)高左側(cè)低，為使杠桿在水平位置平衡，可以將左側(cè)的平衡螺母向右調(diào)，或者將右側(cè)的平衡螺母向右調(diào)（都向右調(diào)）；
當(dāng)沿豎直向下的方向施力時，動力臂最長，此時最省力，彈簧測力計的示數(shù)最�。�
由圖知，若豎直向下施力，動力臂L₁=15cm，
由題知，阻力F₂=0.5N×3=1.5N，阻力臂L₂=20cm，
因為杠桿在水平位置平衡，
所以F₁L₁=F₂L₂，
所以動力：
F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1.5N×20cm}{15cm}$=2N．
將測力計沿圖中虛線方向拉，此時拉力的力臂變小，仍使杠桿在水平位置平衡，則測力計的示數(shù)將變大．
（2）硬幣放在杠桿上，杠桿在水平位置平衡，硬幣作用在杠桿上的力通過硬幣平面圓心，力臂是從最下面平面圓心到支點的距離，力臂測量錯誤．
原來杠桿平衡，即F₁×L₁=F₂×L₂，且由圖可知L₁＞L₂，F(xiàn)₁＜F₂；
經(jīng)過相同時間后，兩邊硬幣的力臂各增加L，
則左邊力與左邊力臂的乘積F₁×L_左=F₁（L₁+L）=F₁L₁+F₁L
右邊力與右邊力臂的乘積F₂×L_右=F₂（L₂+L）=F₂L₂+F₂L
顯然，右邊力與右邊力臂的乘積大，即杠桿右端向下傾斜．
（3）由運用控制變量法可知，研究與細(xì)線繞法時，應(yīng)控制物重相同，故選圖A、C（或B、D）；當(dāng)繞線方式相同，物重不同時，研究的是機(jī)械效率與物重的關(guān)系．
故答案為：（1）右；豎直；2；變大；（2）錯誤；右端向下傾斜；（3）A、C或者B、D；滑輪組完全相同，不同重力的重物對機(jī)械效率的影響．

點評 本題除考查杠桿平衡條件及運用、控制變量法的運用等基本知識；更突出在試驗中的遇到實際問題，如硬幣重力的力臂如何確定，以及重物由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)時杠桿平衡問題的探討；再有“驗證什么猜想”與“得到什么結(jié)論”的表述不同，應(yīng)予注意；這些對能力要求較高．