【題目】探究杠桿的平衡條件

【提出問題】如圖1所示,是一種常見的桿秤.此時處于水平位置平衡.

發(fā)現(xiàn)一:小明在左側(cè)掛鉤上增加物體,可觀察到提紐左側(cè)下沉,他認(rèn)為改變杠桿的水平平衡可以通過改變作用在杠桿上的 來實(shí)現(xiàn);

發(fā)現(xiàn)二:接著小新移動秤砣使其恢復(fù)水平位置平衡,說明通過改變 的長短也可以改變杠桿的平衡.

那么,杠桿在滿足什么條件時才平衡呢?

【制定計劃與設(shè)計實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)前,輕質(zhì)杠桿處于如圖2所示的狀態(tài),使用時,首先應(yīng)將杠桿的平衡螺母向 (選填)調(diào)節(jié),使杠桿處于水平位置平衡,這樣做的好處是

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】如圖3所示,他們進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn),對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出杠桿的平衡條件是

【拓展應(yīng)用】如圖4所示,是用手托起重物的示意圖,圖中前臂可以看作是一個 杠桿(選填省力、費(fèi)力等臂),此杠桿的支點(diǎn)是圖中的 點(diǎn).假如托起6N的重物,請你根據(jù)圖4所示,估算出手臂要用的動力大約是 N

【答案】【提出問題】力;力臂;

【制定計劃與設(shè)計實(shí)驗(yàn)】右;便于測量力臂,并能消除杠桿自身重力的影響;

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】F1L1=F2L2;

【拓展應(yīng)用】費(fèi)力;C;48

【解析】試題分析:【提出問題】小明在左側(cè)掛鉤上增加物體,改變了杠桿所受的力,改變了杠桿的平衡;

小新移動秤砣改變秤砣對桿力的力臂,使其恢復(fù)水平位置平衡,說明通過改變力臂的長短也可以改變杠桿的平衡;

【制定計劃與設(shè)計實(shí)驗(yàn)】圖2可知,杠桿的右端上翹,應(yīng)將杠桿的平衡螺母向右調(diào)節(jié),使杠桿處于水平位置平衡,這樣做便于測量力臂,并能消除杠桿自身重力的影響;

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】圖3,設(shè)每個鉤碼的重力為G,每個小格的長度為L,分析三次實(shí)驗(yàn),甲圖:3G×3L=3G×3L;

乙圖:3G×2L=2G×3L;丙圖:4G×L=2G×2L;可得杠桿的平衡條件是:F1L1=F2L2

【拓展應(yīng)用】圖4中,支點(diǎn)在C點(diǎn),做出杠桿所受的力及對應(yīng)的力臂,如下圖:

由圖知,動力臂小于阻力臂,根據(jù)杠桿平衡條件,動力大于阻力,為費(fèi)力杠桿;

由圖知,阻力臂大約為動力臂的8倍,根據(jù)杠桿平衡條件:

F1==8F2=8×6N=48N

故答案為:【提出問題】力;力臂;

【制定計劃與設(shè)計實(shí)驗(yàn)】右;便于測量力臂,并能消除杠桿自身重力的影響;

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】F1L1=F2L2

【拓展應(yīng)用】費(fèi)力;C;48

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猜想一:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的橫截面積有關(guān)

猜想二:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的長短有關(guān)

猜想三:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的材料有關(guān)

為了驗(yàn)證上述猜想是否正確,他們找到了下表所列 9種規(guī)格的琴弦,因?yàn)橐粽{(diào)的高低取決于聲源振動的頻率,于是借來一個能夠測量振動頻率的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(1)為了驗(yàn)證猜想一,應(yīng)選用編號為_____、______、______的琴弦進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(2)為了驗(yàn)證猜想二,應(yīng)選用編號為____________、______的琴弦進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(3)表中有的材料規(guī)格還沒有填全,為了驗(yàn)證猜想三,必須知道該項內(nèi)容:請在表中填上所缺數(shù)據(jù).

(4)隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,小華又覺得琴弦音調(diào)的高低,可能還與琴弦的松緊程度有關(guān),為了驗(yàn)證這一猜想,必須進(jìn)行的操作是:_______________________;

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