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(shí)驗(yàn)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(diǎn)左側(cè)20cm刻度處掛3個(gè)重均為0.5N的鉤碼，在支點(diǎn)右側(cè)15cm刻度處用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿，使其水平平衡．要使彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)最小，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力應(yīng)沿豎直方向，此時(shí)讀數(shù)為2N．如果將測(cè)力計(jì)沿圖中虛線方向拉，仍使杠桿在水平位置平衡，則測(cè)力計(jì)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(yàn)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(shí)，他測(cè)出從支點(diǎn)O到硬幣邊緣的距離作為力臂L₁和L₂的大小，他測(cè)力臂的方法是錯(cuò)誤的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）．如果將兩邊的硬幣以相同大小的速度同時(shí)做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的勻速移動(dòng)，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(shí)，提出了一些猜想．為了驗(yàn)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(yàn)證猜想“兩個(gè)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(duì)比實(shí)驗(yàn)；按裝配圖A、B或圖C、D兩個(gè)滑輪組做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以驗(yàn)證什么猜想？滑輪組完全相同，不同重力的重物對(duì)機(jī)械效率的影響．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)到作用點(diǎn)的連線作為動(dòng)力臂（施力方向與連線垂直）時(shí)，動(dòng)力臂最長(zhǎng)、最省力（彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)最�。�；
知道阻力、阻力臂和動(dòng)力臂，利用杠桿的平衡條件求動(dòng)力．
（2）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，重力的作用點(diǎn)在幾何中心，故力臂應(yīng)為支點(diǎn)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(shí)做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的勻速移動(dòng)時(shí)，根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，可以判斷．
（3）運(yùn)用控制變量法，研究與細(xì)線繞法時(shí)，應(yīng)控制物重相同；當(dāng)繞線方式相同，物重不同時(shí)，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(shí)，動(dòng)力臂最長(zhǎng)，此時(shí)最省力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最小；
由圖知，若豎直向下施力，動(dòng)力臂L₁=15cm，
由題知，阻力F₂=0.5N×3=1.5N，阻力臂L₂=20cm，
因?yàn)楦軛U在水平位置平衡，
所以F₁L₁=F₂L₂，
所以動(dòng)力：
F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1.5N×20cm}{15cm}$=2N．
將測(cè)力計(jì)沿圖中虛線方向拉，此時(shí)拉力的力臂變小，仍使杠桿在水平位置平衡，則測(cè)力計(jì)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(diǎn)的距離，力臂測(cè)量錯(cuò)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(shí)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(yùn)用控制變量法可知，研究與細(xì)線繞法時(shí)，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(shí)，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(cuò)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(duì)機(jī)械效率的影響．

點(diǎn)評(píng) 本題除考查杠桿平衡條件及運(yùn)用、控制變量法的運(yùn)用等基本知識(shí)；更突出在試驗(yàn)中的遇到實(shí)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?dòng)態(tài)時(shí)杠桿平衡問題的探討；再有“驗(yàn)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(duì)能力要求較高．