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  • 更新 2022-09-04
  • 科目 物理
  • 题型 实验题
  • 难度 中等
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下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程:(本实验均使用轻质杠杆)

实验1:在直杠杆水平平衡时(如图甲所示)进行实验,记录多组数据。得出: F 1 × s 1 = F 2 × s 2 (注 : s 1 s 2 分别表示支点 O F 1 F 2 的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验,也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗?

实验2:科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验,移动钩码,改变钩码数量,记录数据如表,分析表格数据发现上述结论并不成立,但发现一个新的等量关系,即:   

实验次数

F 1 / N

s 1 / cm

F 2 / N

s 2 / cm

l 2 / cm

1

1.0

10.0

0.5

21.3

20.1

2

1.5

20.0

1.0

31.7

29.8

3

2.0

30.0

2.5

25.5

24.0

s l (支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时,哪个量才是有价值的呢?研究小组的同学观察到:支点到 F 1 的作用点的距离 ( s 1 ) 与支点到 F 1 的作用线的距离 ( l 1 ) 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 3 :

①移动钩码,使杠杆   ,并使杠杆处于平衡状态。

②记录 F 1 s 1 l 1 F 2 s 2 l 2

③改变钩码数量,移动钩码,记录杠杆处于平衡时的多组 F 1 s 1 l 1 F 2 s 2 l 2

④分析实验数据,得出弯杠杆的平衡条件。

最后,通过科学思维,得出所有杠杆的平衡条件都是: F 1 × l 1 = F 2 × l 2 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用,如用图1方式提升物体比用图2方式省力,就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答:

(1)在研究一侧弯曲的杠杆时,发现的一个新的等量关系是   

(2)将实验3中的①填写完整。

(3)"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为   。通过探究杠杆平衡条件的实验,使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

(4)用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是   

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下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程:(本实验均使