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初中物理
/
1.
(2023·福田模拟)
同学们在学校的花园里散步时,看到校工师傅在用剪刀修剪树枝(如图1所示),发现他在修剪较粗硬的树枝时,需要把树枝夹在离轴很近的地方,手放在剪刀离轴最远的末端用力就会很轻松的剪断粗树枝了。看到这里,同学们就讨论起来了:为什么这样使用,就会很容易剪断树枝呢?大家一致认为应该对杠杆平衡时需要满足的条件进行一下研究,于是同学们利用实验器材:杠杆、支架、钩码(每个重1N)、弹簧测力计开始了下面的实验:
(1) 实验前的杠杆如图2甲所示,将左侧的平衡螺母向
端调节,使其在
位置静止;
(2) 小林组的同学按约定在支点O左侧挂了2个钩码作为阻力,如图2乙所示。在右侧的不同位置分别挂了数目不同钩码,进行了三次实验,记录数据如表一。分析表一数据,可以得到杠杆平衡需要的条件是:动力×动力臂=
;
表一
实验次数
动力F
1
/N
动力臂l
1
/cm
阻力F
2
/N
阻力臂l
2
/cm
1
4
10
2
20
2
2
15
2
15
3
1
20
2
10
(3) 如图2丙所示,小军组在杠杆右侧使用了弹簧测力计来施加动力,他们向下拉动测力计使杠杆水平静止,实验数据如表二。分析表中的数据后,小军发现自己组测出的动力可能有较大的误差且都偏小,如果忽略误差的影响,他也能得到和小林组同样的结论。但是同组的小群回顾了他们的实验过程,又仔细分析后,发现了他们每一次记在表格中的动力的数据都是错误的,理由是:按他们测量动力的方法,所记动力的大小应该是弹簧测力计的示数再加上
;
表二:
实验次数
动力F
1
/N
动力臂l
1
/cm
阻力F
2
/N
阻力臂l
2
/cm
1
7.9
5
2
20
2
2.9
10
2
15
3
0.9
20
2
10
(4) 纠正错误后,综合分析表一和表二的数据,通过进一步分析得,当阻力一定且杠杆平衡时,
,则动力就越小。所以在修剪较粗硬的树枝时,像校工师傅那样使用剪刀就会更省力些。
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