Question

7．按要求完成下面實(shí)驗(yàn)題．

（1）某同學(xué)做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了方便對(duì)力臂的測(cè)量，該同學(xué)先調(diào)節(jié)平衡螺母，杠桿在水平位置平衡；實(shí)驗(yàn)中，在杠桿的A點(diǎn)掛四個(gè)重均為0.5N的鉤碼，用調(diào)好的彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉杠桿上的B點(diǎn)，使杠桿水平平衡，如圖甲所示，測(cè)力計(jì)的示數(shù)是1N；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（選填“變大”、“不變”或“變小”）．
（2）如圖乙所示，用裝有細(xì)沙的容器、三角小桌和質(zhì)量不同的木塊做“探究重力勢(shì)能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)．
①該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察比較小桌的腳陷入細(xì)沙中的深度來(lái)判斷物體重力勢(shì)能大小的．下列實(shí)例中與此方法相同的有D．
A．研究電流時(shí)用水流來(lái)類比電流
B．研究光的傳播方向和路徑時(shí)引入光線
C．檢修電路時(shí)用一個(gè)電阻代替兩個(gè)電阻
D．在電流熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中用溫度的變化表示吸收熱量的多少
②實(shí)驗(yàn)中采用質(zhì)量不同的木塊，為了探究物體重力勢(shì)能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，操作時(shí)應(yīng)該讓木塊從相同（選填“相同”或“不同”）的高度自由落下．
③若要探究物體重力勢(shì)能大小與物體高度的關(guān)系，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明具體做法讓同一木塊從不同高度下落，比較小桌下陷的深度．
（3）如圖丙所示，則測(cè)定杠桿機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使拴在杠桿OB上的物塊緩慢上升至虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為2.5N，測(cè)力計(jì)豎直移動(dòng)的距離s為0.2m，物塊重G為1.5n，物塊上升的高度h為0.3m，則杠桿的機(jī)械效率為90%，使用杠桿提升物塊的過(guò)程中，所做的額外功的原因之一是由于使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重（克服摩擦力）等做功．

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂，同時(shí)杠桿的重心通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響；
設(shè)杠桿的每一個(gè)小格代表1cm，知道動(dòng)力臂、阻力臂、阻力，根據(jù)杠桿平衡條件求出動(dòng)力．
當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉杠桿時(shí)，動(dòng)力臂減小，阻力和阻力臂不變，動(dòng)力會(huì)增大．
（2）掌握轉(zhuǎn)換法在此實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，此實(shí)驗(yàn)通過(guò)小桌陷入沙子中的深度來(lái)判斷重力勢(shì)能的大��；
掌握控制變量法在此實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和被舉高度有關(guān)，在探究重力勢(shì)能與其中一個(gè)量的關(guān)系時(shí)，另一個(gè)量保持不變，改變要探究的量．
（3）對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，需看清彈簧測(cè)力計(jì)的分度值，然后根據(jù)指針位置進(jìn)行讀數(shù)．
在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；杠桿的機(jī)械效率可以根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$來(lái)計(jì)算．

解答 解：（1）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂，同時(shí)杠桿的重心通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響．所以杠桿在水平位置平衡，可以使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單化．
∵F₁l₁=F₂l₂，
即：F₁×8L=2N×4L，
∴F₁=1N．
彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉杠桿時(shí)，動(dòng)力臂是OB，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉杠桿時(shí)，動(dòng)力臂是OD，動(dòng)力臂減小，阻力和阻力臂不變，動(dòng)力會(huì)變大．
（2）①本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察方桌陷入沙中的深淺來(lái)判斷影響金屬塊的重力勢(shì)能大小的因素；因重力勢(shì)能的大小無(wú)法直接觀察到，所以采用的是轉(zhuǎn)換法，而下面四個(gè)研究實(shí)例中，
A．研究電流時(shí)用水流來(lái)類比電流，是類比的方法；
B．研究光的傳播方向和路徑時(shí)引入光線，是模型法或建模法；
C．檢修電路時(shí)用一個(gè)電阻代替兩個(gè)電阻，利用等效替代法；
D．在電流熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中用溫度的變化表示吸收熱量的多少，利用了轉(zhuǎn)換法；
②實(shí)驗(yàn)中采用質(zhì)量不同的物塊，是為了探究重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系，在探究過(guò)程中要注意保持物體從同一高度由靜止落下；
③若要探究物體重力勢(shì)能大小與物體高度的關(guān)系，則需讓同一木塊從不同高度下落，比較小桌下陷的深度．
（3）彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.1N，讀數(shù)是：2.5N；
W_有用=Gh=1.5N×0.3m=0.45J；
W_總=Fs=2.5N×0.2m=0.5J；
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{0.45J}{0.5J}$×100%=90%
（3）因?yàn)楦軛U自身有重力，提升物體的同時(shí)也要提升杠桿，即克服杠桿自重做功，就有了額外功；
故答案為：（1）水平；1；變大；
（2）①D；②質(zhì)量；相同；③讓同一木塊從不同高度下落，比較小桌下陷的深度；
（3）2.5；90；由于使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重（克服摩擦力）等做功．

點(diǎn)評(píng) （1）對(duì)于杠桿平衡問(wèn)題，杠桿平衡條件是最基本的規(guī)律，用杠桿平衡條件去解決問(wèn)題，一定要掌握．
（2）探究重力勢(shì)能與質(zhì)量和高度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，注意轉(zhuǎn)換法和控制變量法在該實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．