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13. 做一做，玩一玩，想一想。
抛石机
抛石机是利用杠杆原理抛射石弹的远程攻击性武器，如图9甲所示，早在我国春秋时期就有记载，是科学与技术融合的杰出代表。
实验器材：一次性筷子（长约20 cm）30根、铁钳、热熔胶（或胶水、双面胶、橡皮筋）、勺子1个、刻度尺、细线及配重（可用秤砣替代）。
制作步骤：（1）将勺子、筷子和配重连接制作成抛杆。
（2）制作木架，该部分应用了三角形的稳定性，并让抛杆与木架连接。
（3）将木架固定在一个底座上，一架简易的抛石机就制作完成了，如图9乙所示。
玩一玩：用抛石机攻击设定的目标物，比一比谁投射的精准度更高。
想一想：抛石机的精准度和稳定性受哪些因素影响？可以如何改进？
抛石机
抛石机是利用杠杆原理抛射石弹的远程攻击性武器，如图9甲所示，早在我国春秋时期就有记载，是科学与技术融合的杰出代表。
实验器材：一次性筷子（长约20 cm）30根、铁钳、热熔胶（或胶水、双面胶、橡皮筋）、勺子1个、刻度尺、细线及配重（可用秤砣替代）。
制作步骤：（1）将勺子、筷子和配重连接制作成抛杆。
（2）制作木架，该部分应用了三角形的稳定性，并让抛杆与木架连接。
（3）将木架固定在一个底座上，一架简易的抛石机就制作完成了，如图9乙所示。
玩一玩：用抛石机攻击设定的目标物，比一比谁投射的精准度更高。
想一想：抛石机的精准度和稳定性受哪些因素影响？可以如何改进？
答案
解：
影响抛石机精准度的因素：
1. 配重质量、杠杆支点位置不固定时，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力臂、阻力臂的比例发生变化，会导致抛杆转动速度不一致，抛物抛出的初速度大小出现偏差；
2. 抛物在勺子上的放置位置、抛杆释放的仰角不统一，会导致抛物飞出的速度方向不同，落点偏差大；
3. 转轴处摩擦阻力不稳定、抛射过程中支架发生晃动，也会改变抛物的抛出状态，降低投射精准度。
影响抛石机稳定性的因素：
1. 底座质量过小、支撑面积不足，抛射时装置容易整体倾倒；
2. 木架拼接处松动，抛射过程中结构发生形变，会破坏整体结构的稳定性；
3. 配重安装位置偏离抛杆的转动平面，会产生额外的侧向力矩，容易让装置侧翻。
改进方法：
1. 选用固定质量的配重，用热熔胶将转轴完全固定，保证动力臂、阻力臂的长度始终不变，让配重带动抛杆转动的过程每次都一致；
2. 在勺子上标记出统一的抛物放置点位，固定活钩的卡位，保证每次抛杆释放的仰角完全相同，抛物飞出的初速度方向统一；
3. 增大底座的质量和支撑面积，所有支架拼接点用热熔胶加固，保证三角形支撑结构不会松动形变；
4. 将配重固定在抛杆转动的竖直平面内，避免产生侧向力矩，防止装置侧翻。
影响抛石机精准度的因素：
1. 配重质量、杠杆支点位置不固定时，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力臂、阻力臂的比例发生变化，会导致抛杆转动速度不一致，抛物抛出的初速度大小出现偏差；
2. 抛物在勺子上的放置位置、抛杆释放的仰角不统一，会导致抛物飞出的速度方向不同，落点偏差大；
3. 转轴处摩擦阻力不稳定、抛射过程中支架发生晃动，也会改变抛物的抛出状态，降低投射精准度。
影响抛石机稳定性的因素：
1. 底座质量过小、支撑面积不足，抛射时装置容易整体倾倒；
2. 木架拼接处松动，抛射过程中结构发生形变，会破坏整体结构的稳定性；
3. 配重安装位置偏离抛杆的转动平面，会产生额外的侧向力矩，容易让装置侧翻。
改进方法：
1. 选用固定质量的配重，用热熔胶将转轴完全固定，保证动力臂、阻力臂的长度始终不变，让配重带动抛杆转动的过程每次都一致；
2. 在勺子上标记出统一的抛物放置点位，固定活钩的卡位，保证每次抛杆释放的仰角完全相同，抛物飞出的初速度方向统一；
3. 增大底座的质量和支撑面积，所有支架拼接点用热熔胶加固，保证三角形支撑结构不会松动形变；
4. 将配重固定在抛杆转动的竖直平面内，避免产生侧向力矩，防止装置侧翻。
解析
【分析】要解决该问题，需结合杠杆平衡原理、结构稳定性等物理知识，从抛石机的配重、抛杆、支架、底座等组成部分的作用出发，分别分析影响精准度和稳定性的因素，再针对性提出改进方法。分析精准度时，需考虑杠杆的动力臂、阻力臂，抛物的初速度和方向；分析稳定性时，需考虑支撑结构、底座、配重的安装位置等。
【解析】
影响抛石机精准度的因素：
1. 配重质量、杠杆支点位置不固定时，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力臂、阻力臂的比例发生变化，会导致抛杆转动速度不一致，抛物抛出的初速度大小出现偏差；
2. 抛物在勺子上的放置位置、抛杆释放的仰角不统一，会导致抛物飞出的速度方向不同，落点偏差大；
3. 转轴处摩擦阻力不稳定、抛射过程中支架发生晃动，也会改变抛物的抛出状态，降低投射精准度。
影响抛石机稳定性的因素：
1. 底座质量过小、支撑面积不足，抛射时装置容易整体倾倒；
2. 木架拼接处松动，抛射过程中结构发生形变，会破坏整体结构的稳定性；
3. 配重安装位置偏离抛杆的转动平面，会产生额外的侧向力矩，容易让装置侧翻。
改进方法：
1. 选用固定质量的配重，用热熔胶将转轴完全固定，保证动力臂、阻力臂的长度始终不变，让配重带动抛杆转动的过程每次都一致；
2. 在勺子上标记出统一的抛物放置点位，固定活钩的卡位，保证每次抛杆释放的仰角完全相同，抛物飞出的初速度方向统一；
3. 增大底座的质量和支撑面积，所有支架拼接点用热熔胶加固，保证三角形支撑结构不会松动形变；
4. 将配重固定在抛杆转动的竖直平面内，避免产生侧向力矩，防止装置侧翻。
【答案】
影响抛石机精准度的因素：
1. 配重质量、杠杆支点位置不固定时，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力臂、阻力臂的比例发生变化，会导致抛杆转动速度不一致，抛物抛出的初速度大小出现偏差；
2. 抛物在勺子上的放置位置、抛杆释放的仰角不统一，会导致抛物飞出的速度方向不同，落点偏差大；
3. 转轴处摩擦阻力不稳定、抛射过程中支架发生晃动，也会改变抛物的抛出状态，降低投射精准度。
影响抛石机稳定性的因素：
1. 底座质量过小、支撑面积不足，抛射时装置容易整体倾倒；
2. 木架拼接处松动，抛射过程中结构发生形变，会破坏整体结构的稳定性；
3. 配重安装位置偏离抛杆的转动平面，会产生额外的侧向力矩，容易让装置侧翻。
改进方法：
1. 选用固定质量的配重，用热熔胶将转轴完全固定，保证动力臂、阻力臂的长度始终不变，让配重带动抛杆转动的过程每次都一致；
2. 在勺子上标记出统一的抛物放置点位，固定活钩的卡位，保证每次抛杆释放的仰角完全相同，抛物飞出的初速度方向统一；
3. 增大底座的质量和支撑面积，所有支架拼接点用热熔胶加固，保证三角形支撑结构不会松动形变；
4. 将配重固定在抛杆转动的竖直平面内，避免产生侧向力矩，防止装置侧翻。
【知识点】杠杆平衡条件、结构稳定性、力与运动
【点评】本题结合实际制作的抛石机，将物理知识与实践操作结合，考查学生理论联系实际的能力，引导学生从物理视角分析日常装置，培养探究与创新思维。
【难度系数】0.5
【解析】
影响抛石机精准度的因素：
1. 配重质量、杠杆支点位置不固定时，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力臂、阻力臂的比例发生变化，会导致抛杆转动速度不一致，抛物抛出的初速度大小出现偏差；
2. 抛物在勺子上的放置位置、抛杆释放的仰角不统一，会导致抛物飞出的速度方向不同，落点偏差大；
3. 转轴处摩擦阻力不稳定、抛射过程中支架发生晃动，也会改变抛物的抛出状态，降低投射精准度。
影响抛石机稳定性的因素：
1. 底座质量过小、支撑面积不足，抛射时装置容易整体倾倒；
2. 木架拼接处松动，抛射过程中结构发生形变，会破坏整体结构的稳定性；
3. 配重安装位置偏离抛杆的转动平面，会产生额外的侧向力矩，容易让装置侧翻。
改进方法：
1. 选用固定质量的配重，用热熔胶将转轴完全固定，保证动力臂、阻力臂的长度始终不变，让配重带动抛杆转动的过程每次都一致；
2. 在勺子上标记出统一的抛物放置点位，固定活钩的卡位，保证每次抛杆释放的仰角完全相同，抛物飞出的初速度方向统一；
3. 增大底座的质量和支撑面积，所有支架拼接点用热熔胶加固，保证三角形支撑结构不会松动形变；
4. 将配重固定在抛杆转动的竖直平面内，避免产生侧向力矩，防止装置侧翻。
【答案】
影响抛石机精准度的因素：
1. 配重质量、杠杆支点位置不固定时，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力臂、阻力臂的比例发生变化，会导致抛杆转动速度不一致，抛物抛出的初速度大小出现偏差；
2. 抛物在勺子上的放置位置、抛杆释放的仰角不统一，会导致抛物飞出的速度方向不同，落点偏差大；
3. 转轴处摩擦阻力不稳定、抛射过程中支架发生晃动，也会改变抛物的抛出状态，降低投射精准度。
影响抛石机稳定性的因素：
1. 底座质量过小、支撑面积不足，抛射时装置容易整体倾倒；
2. 木架拼接处松动，抛射过程中结构发生形变，会破坏整体结构的稳定性；
3. 配重安装位置偏离抛杆的转动平面，会产生额外的侧向力矩，容易让装置侧翻。
改进方法：
1. 选用固定质量的配重，用热熔胶将转轴完全固定，保证动力臂、阻力臂的长度始终不变，让配重带动抛杆转动的过程每次都一致；
2. 在勺子上标记出统一的抛物放置点位，固定活钩的卡位，保证每次抛杆释放的仰角完全相同，抛物飞出的初速度方向统一；
3. 增大底座的质量和支撑面积，所有支架拼接点用热熔胶加固，保证三角形支撑结构不会松动形变；
4. 将配重固定在抛杆转动的竖直平面内，避免产生侧向力矩，防止装置侧翻。
【知识点】杠杆平衡条件、结构稳定性、力与运动
【点评】本题结合实际制作的抛石机，将物理知识与实践操作结合，考查学生理论联系实际的能力，引导学生从物理视角分析日常装置，培养探究与创新思维。
【难度系数】0.5
