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(1)某小组研究“杠杆的使用特点”,器材:有刻度的杠杆、若干个相同的钩码、弹簧测...

(1)某小组研究“杠杆的使用特点”,器材:有刻度的杠杆、若干个相同的钩码、弹簧测力计等,O为杠杆的支点.实验中,在杠杆P点上挂三个相同的钩码,先后四次用弹簧测力计在Q位置沿不同方向向下拉杠杆,如图甲中A、B、C、D 所示,每次都能使杠杆在水平位置平衡.若以测力计的拉力为动力F1,钩码对杠杆的作用力为阻力F2,“动力的方向”用QR连线与测力计拉力方向所组成的夹角θ表示,且0°<θ≤90°.请仔细观察图甲中的操作和测量结果,然后归纳结论.
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①实验前,应先调节杠杆在______位置平衡.这样做,除了可以消除自身的重力影响,还可以方便地测量或读出______.调节时,如发现杠杆左端偏高,应如何操作:______
②分析比较图甲(A)、(B)与(D)的操作和弹簧测力计指针的位置,可得到的初步结论:阻力、阻力臂一定时,动力随动力臂增大而______(选填:增大或减小).
③分析比较图甲(A)、(B)、(C)和(D)的动力F1的大小与动力方向之间的关系,可得到的初步结论:______
④某次实验中,用如图乙所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却往往提醒大家不要采用这种方式.这主要是以下哪种原因______(选填字母).
A.一个人无法独立操作     B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合       D.力和力臂数目过多
(2)如图丙所示,长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动,一个“拉力--位移传感器”竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡.该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图丁所示.由图可知金属杆重______N.
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(1)①为了避免杠杆重力对杠杆平衡产生的影响和便于测量力臂,实验前,应首先进行杠杆平衡调节,根据杠杆的平衡条件,杠杆左、右两端的螺母(或一端的螺母)向杠杆上翘的一端调节. ②③可由图分析力臂的变化及力的变化,进而可得出结论. ④如图操作,左端有三个拉力,对应的有三个力臂,要计算三个力与力臂的乘积,不符合杠杆一个动力、一个阻力的要求. (2)解决图表类的题目要充分利用表中数据,此题,杠杆是粗细均匀的一只金属杆,重心在杠杆的中点,当x为0.8m时,动力臂等于阻力臂,所以拉力等于杠杆的重力. 【解析】 (1)①因为杠杆的重力对杠杆平衡产生的影响,实验前,应首先进行杠杆平衡调节.当杠杆处于水平平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力--钩码的重力--的方向恰好与杠杆垂直,这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出.因此,调节杠杆的水平平衡是为了便于测量力臂的大小.如发现杠杆左端偏高,说明杠杆重心位置偏右,向左调节杠杆左侧平衡螺母或向左调节杠杆右侧平衡螺母. ②比较A、B、D可得,它们的动力臂逐渐变长,而弹簧测力计的示数却逐渐变小,故阻力、阻力臂一定时,动力随动力臂增大而减小. ③分析A、B、C、D三个图中动力与动力方向的关系不难看出,随着动力与图中所示杠杆间的角度的变大,动力臂变大,动力变小,即θ夹角越小,动力越大. ④杠杆平衡后,右边有一个力与力臂的乘积,而左边有三个力与力臂的乘积,共有四个力与力臂的乘积,数目过多,计算不便. (2)粗细均匀的金属杆长为1.6m,则其重心在0.8m处,此处动力臂等于阻力臂,由杠杆平衡条件可知,拉力的大小即为金属杆的重,故重力为10N. 故答案为:(1)①水平;力臂;平衡螺母向左调.②减小③θ夹角越小,动力越大.(反之亦对)④D  (2)10N
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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