5.如圖1所示,某小組研究“杠桿的平衡條件”,器材:有刻度的杠桿、若干個(gè)相同的鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)等,O為杠桿的支點(diǎn).

(1)實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡.這樣做,除了可以消除自身的重力影響,還可以方便地測(cè)量或讀出力臂大。{(diào)節(jié)時(shí),如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高,應(yīng)如何操作將平衡螺母(左端和右端的均可)向左調(diào)節(jié),直至杠桿在水平位置平衡.
(2)某實(shí)驗(yàn)小組記錄兩組數(shù)據(jù)如下:
實(shí)驗(yàn)序號(hào)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm
1220110
21824
據(jù)分析這組數(shù)據(jù)中,實(shí)驗(yàn)序號(hào)為1(選填:“1”或“2”)的一組肯定有錯(cuò)誤.檢查發(fā)現(xiàn)是測(cè)量動(dòng)力臂時(shí)讀錯(cuò)了,動(dòng)力臂的實(shí)際值比記錄值。ㄟx填:“大”或“小”).
(3)如圖2所示,彈簧測(cè)力計(jì)在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動(dòng)杠桿,仍使杠桿在水平位置保持平衡,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大(選填:“變大”、“變小”或“保持不變”),其原因是拉力的力臂變小了.
(4)若某次實(shí)驗(yàn)采取如圖3所示的方式懸掛鉤碼,杠桿也能在水平位置保持平衡(杠桿上每格等距),但老師往往提醒大家不要采用這種方式,這主要是以下哪種原因D
A.一個(gè)人無(wú)法獨(dú)立操作    B.需要使用太多的鉤碼
C.力臂與杠桿不重合       D.力和力臂數(shù)目過(guò)多
(5)如圖4所示實(shí)驗(yàn)小組選用長(zhǎng)1.6m、粗細(xì)均勻的一只金屬桿,繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)將一個(gè)“拉力-位移傳感器”豎直作用在桿上,并使杠桿在水平位置始終保持平衡.該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖5所示.由圖可知金屬桿重10N.

分析 (1)探究杠桿平衡條件時(shí),使杠桿在水平位置平衡,此時(shí)力與杠桿垂直,力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來(lái);
(2)根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行判斷;
(3)杠桿在水平位置平衡,阻力、阻力臂不變,彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí),動(dòng)力臂變小,動(dòng)力變大;
(4)當(dāng)杠桿上掛多組鉤碼時(shí),力和力臂增加,使實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化,給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)難度;
(5)杠桿是粗細(xì)均勻的一只金屬桿,重心在杠桿的中點(diǎn),根據(jù)圖象可知,當(dāng)x為0.8m時(shí),動(dòng)力臂等于阻力臂,所以拉力與杠桿的重力相等.

解答 解:(1)力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),重力的力臂為零,可以消除杠桿自身重力影響,并且力的方向與杠桿垂直,此時(shí)的力臂正好在杠桿上,可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái).
如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高,則重心應(yīng)向左移動(dòng),故應(yīng)將平衡螺母(左端和右端的均可)向左調(diào)節(jié),直至杠桿在水平位置平衡.
(2)分析表中數(shù)據(jù):實(shí)驗(yàn)序號(hào)1中,F(xiàn)1L1=2N×20cm=40N•cm;而F2L2=1N×10cm=10N•cm,所以F1L1≠F2L2
因杠桿平衡,該組乘積不相等說(shuō)明數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤.
實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中,F(xiàn)1L1=1N×8cm=8N•cm,而F2L2=2N×4cm=8N•cm,所以F1L1=F2L2,
因杠桿平衡,該組乘積相等說(shuō)明數(shù)據(jù)正確.
由F1L實(shí)=F2L2得,L實(shí)=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{1N×10cm}{2N}$=5cm<10cm,
即:動(dòng)力臂的實(shí)際值比表中的記錄值小.
(3)杠桿在水平位置平衡,阻力、阻力臂不變,彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí),動(dòng)力臂變小,動(dòng)力變大,所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)會(huì)變大.
(4)當(dāng)杠桿上掛多組鉤碼時(shí),力和力臂增加,雖然也能得出正確的結(jié)論,但是使實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化,給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)難度;
如圖操作,杠桿平衡后,右邊有一個(gè)力與力臂的乘積,而左邊有三個(gè)力與力臂的乘積,共有四個(gè)力與力臂的乘積,數(shù)目過(guò)多,計(jì)算不便,故選D.
(5)粗細(xì)均勻的金屬桿長(zhǎng)為1.6m,則其重心在0.8m處,此處動(dòng)力臂等于阻力臂,由杠桿平衡條件可知,拉力的大小即為金屬桿的重,故重力為10N.
故答案為:(1)水平;力臂大;將平衡螺母(左端和右端的均可)向左調(diào)節(jié),直至杠桿在水平位置平衡;
(2)1;。         
(3)變大;拉力的力臂變小了;
(4)D;
(5)10.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力,難度不大;解決與杠桿平衡條件相關(guān)問(wèn)題的基本方法:準(zhǔn)確找出題中杠桿的五要素,再將對(duì)應(yīng)的動(dòng)力和動(dòng)力臂、阻力和阻力臂代入杠桿平衡條件,即可求解.

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