任务 1: 斜拉桥的设计应用了许多物理知识。如图 1 所示,图(a)虚线框中的结构可简化为图(b)所示模型。

(1)在图(b)中,桥面可看作杠杆,在图中标出支点、动力及阻力。
(2)根据杠杆的平衡条件,猜想动力与阻力之间的大小关系。
(3)设计实验验证猜想。
① 成立合作小组,在表 1 中记录小组成员分工的信息。

表 1
② 将验证实验的装置以照片形式粘贴在表 2 相应位置,并记录实验结果。

表 2
“斜拉索”受到的拉力
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(1)在图(b)中,桥面可看作杠杆,在图中标出支点、动力及阻力。
(2)根据杠杆的平衡条件,猜想动力与阻力之间的大小关系。
(3)设计实验验证猜想。
① 成立合作小组,在表 1 中记录小组成员分工的信息。
表 1
② 将验证实验的装置以照片形式粘贴在表 2 相应位置,并记录实验结果。
表 2
“斜拉索”受到的拉力
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答案
(1)支点O标在桥面左端与塔的连接处;动力F₁沿斜拉索方向向上;阻力F₂竖直向下,作用于桥面中点。
(2)根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂,动力臂L₁(支点到斜拉索的垂直距离)小于阻力臂L₂(支点到桥面重心的水平距离),故动力F₁大于阻力F₂。
(3)①
|小组成员|成员分工|
|----|----|
|甲|搭建实验装置|
|乙|测量并记录数据|
|丙|分析实验结果|
②(实验装置照片此处省略,描述:铁架台固定硬棒一端为支点,硬棒另一端用弹簧测力计斜拉(模拟斜拉索),硬棒中点挂钩码(模拟桥面重力))
|实验装置|实验结果|
|----|----|
|(照片粘贴处)|“桥面”受到的重力:2N(示例);“斜拉索”受到的拉力:3N(示例)|
(2)根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂,动力臂L₁(支点到斜拉索的垂直距离)小于阻力臂L₂(支点到桥面重心的水平距离),故动力F₁大于阻力F₂。
(3)①
|小组成员|成员分工|
|----|----|
|甲|搭建实验装置|
|乙|测量并记录数据|
|丙|分析实验结果|
②(实验装置照片此处省略,描述:铁架台固定硬棒一端为支点,硬棒另一端用弹簧测力计斜拉(模拟斜拉索),硬棒中点挂钩码(模拟桥面重力))
|实验装置|实验结果|
|----|----|
|(照片粘贴处)|“桥面”受到的重力:2N(示例);“斜拉索”受到的拉力:3N(示例)|
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