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4. 如图所示为实践小组同学制作的斜拉索桥模型，其中立柱GH为桥塔，桥面OA为长30 cm、重5 N的质地均匀木条，可绕O点转动，A端用细线与立柱GH上的B点相连。则桥面OA的实质是
（第4题）
杠杆
（填简单机械名称）。为保持桥面水平，细线对桥面OA的拉力F=5
N，将细线一端的固定点由B点改至C
（选填“C”或“D”）点，拉力F变小。（第4题）答案
4. 杠杆 5 C
解析
【分析】
要解决本题，首先根据简单机械的定义判断桥面OA的类型：能绕固定点转动的硬棒是杠杆，因此桥面OA属于杠杆。接着利用杠杆平衡条件计算拉力，需确定阻力（木条重力）的力臂和拉力的力臂，结合30°角的三角函数关系求出拉力；最后根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂不变时，动力臂越大动力越小，判断固定点的位置。
【解析】
1. 简单机械判断：桥面OA可绕O点转动，符合杠杆的定义，因此实质是杠杆。
2. 拉力计算：均匀木条OA的重力G=5N，重心在OA中点，阻力臂$ L_{阻}=\frac{OA}{2}=\frac{30cm}{2}=15cm $。拉力F的力臂：过支点O作拉力F作用线的垂线，因$ ∠OAB=30° $，故动力臂$ L_{动}=OA·sin30°=30cm×0.5=15cm $。根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，代入得：$ F×15cm=5N×15cm $，解得$ F=5N $。
3. 固定点选择：根据杠杆平衡，阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小。C点在B点上方，将固定点改至C点时，动力臂增大，拉力F变小。
【答案】
杠杆；5；C
【知识点】
杠杆；杠杆平衡条件
【点评】
本题结合斜拉索桥模型考查杠杆的判断与平衡条件的应用，关键是正确确定力臂，理解力臂对拉力的影响，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
要解决本题，首先根据简单机械的定义判断桥面OA的类型：能绕固定点转动的硬棒是杠杆，因此桥面OA属于杠杆。接着利用杠杆平衡条件计算拉力，需确定阻力（木条重力）的力臂和拉力的力臂，结合30°角的三角函数关系求出拉力；最后根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂不变时，动力臂越大动力越小，判断固定点的位置。
【解析】
1. 简单机械判断：桥面OA可绕O点转动，符合杠杆的定义，因此实质是杠杆。
2. 拉力计算：均匀木条OA的重力G=5N，重心在OA中点，阻力臂$ L_{阻}=\frac{OA}{2}=\frac{30cm}{2}=15cm $。拉力F的力臂：过支点O作拉力F作用线的垂线，因$ ∠OAB=30° $，故动力臂$ L_{动}=OA·sin30°=30cm×0.5=15cm $。根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，代入得：$ F×15cm=5N×15cm $，解得$ F=5N $。
3. 固定点选择：根据杠杆平衡，阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小。C点在B点上方，将固定点改至C点时，动力臂增大，拉力F变小。
【答案】
杠杆；5；C
【知识点】
杠杆；杠杆平衡条件
【点评】
本题结合斜拉索桥模型考查杠杆的判断与平衡条件的应用，关键是正确确定力臂，理解力臂对拉力的影响，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
5. 在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
【设计与进行实验】
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向
【分析与论证】
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当弹簧测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将
（4）多次改变钩码的个数和位置，并使杠杆在水平位置平衡，得到如下表实验数据。分析表中数据可总结出杠杆的平衡条件是
（5）保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂$ l_1 $和动力$ F_1 $的数据，并绘制出$ l_1 - F_1 $的关系图像，如图丁所示。请根据图像推算，当$ l_1 $为0.5 m时，$ F_1 $为
【交流与反思】
（6）实验中多次改变力和力臂的大小，目的是
【设计与进行实验】
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向
右
（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂
，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。【分析与论证】
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂
6
个相同的钩码；当杠杆在水平位置平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格，则杠杆顺时针
（选填“顺时针”或“逆时针”）转动。（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当弹簧测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将
变大
（选填“不变”“变大”或“变小”）。（4）多次改变钩码的个数和位置，并使杠杆在水平位置平衡，得到如下表实验数据。分析表中数据可总结出杠杆的平衡条件是
$F_1l_1=F_2l_2$
。（5）保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂$ l_1 $和动力$ F_1 $的数据，并绘制出$ l_1 - F_1 $的关系图像，如图丁所示。请根据图像推算，当$ l_1 $为0.5 m时，$ F_1 $为
0.6
N。【交流与反思】
（6）实验中多次改变力和力臂的大小，目的是
寻找普遍规律,使实验结论更具有普遍性
。答案
5.（1）右 力臂 （2）6 顺时针 （3）变大 （4）$F_1l_1=F_2l_2$ （5）0.6 （6）寻找普遍规律,使实验结论更具有普遍性
解析
【分析】
本题围绕“探究杠杆平衡条件的实验”展开，需结合杠杆平衡原理、实验操作要点逐一分析各问题：
1. 实验前调节杠杆平衡时，平衡螺母向杠杆上翘的一端调节，水平平衡便于测量力臂且消除自重影响；
2. 利用杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$计算钩码数量，再通过比较力和力臂的乘积判断杠杆转动方向；
3. 弹簧测力计倾斜拉时，动力臂变小，结合平衡条件判断力的变化；
4. 多次实验总结普遍的杠杆平衡条件；
5. 利用阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂成反比的关系，结合图像计算动力大小；
6. 实验多次改变力和力臂是为了避免偶然性，寻找普遍规律。
【解析】
（1）实验前杠杆左端下沉，说明左端较重，应将平衡螺母向右调节（向杠杆上翘的一端调节）；杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，便于测量力臂，同时消除杠杆自重对平衡的影响。
（2）设每个钩码重力为$G$，每格长度为$L$。根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，A点：$F_A=4G$，$l_A=3L$；B点：$l_B=2L$，则$4G×3L = nG×2L$，解得$n=6$，即B点挂6个钩码。若A、B同时远离支点移1格，A的力臂变为$4L$，B的力臂变为$3L$，左边乘积：$4G×4L=16GL$，右边乘积：$6G×3L=18GL$，右边乘积大，杠杆顺时针转动。
（3）弹簧测力计从a位置转到b位置时，动力臂变小（拉力倾斜，力臂是支点到拉力作用线的垂直距离），阻力和阻力臂不变，根据$F_1l_1=F_2l_2$，动力$F_1$变大，故示数变大。
（4）多次实验数据总结得杠杆平衡条件：$F_1l_1=F_2l_2$（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
（5）A点钩码数量和力臂不变，即阻力×阻力臂为定值，所以$F_1l_1=$定值。由图像知，当$l_1=0.3m$时，$F_1=1N$，定值为$0.3N·m$；当$l_1=0.5m$时，$F_1=\frac{0.3N·m}{0.5m}=0.6N$。
（6）实验中多次改变力和力臂的大小，是为了避免实验偶然性，寻找普遍规律，使结论更具普遍性。
【答案】
（1）右；力臂 （2）6；顺时针 （3）变大 （4）$F_1l_1=F_2l_2$ （5）0.6 （6）寻找普遍规律，使实验结论更具有普遍性
【知识点】
杠杆平衡条件；实验探究方法；力臂的测量
【点评】
本题是探究杠杆平衡条件的基础实验题，全面考察了实验操作要点、杠杆平衡条件的应用及实验目的，属于力学核心实验的常规考查，需熟练掌握平衡条件及实验细节。
【难度系数】
0.7
本题围绕“探究杠杆平衡条件的实验”展开，需结合杠杆平衡原理、实验操作要点逐一分析各问题：
1. 实验前调节杠杆平衡时，平衡螺母向杠杆上翘的一端调节，水平平衡便于测量力臂且消除自重影响；
2. 利用杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$计算钩码数量，再通过比较力和力臂的乘积判断杠杆转动方向；
3. 弹簧测力计倾斜拉时，动力臂变小，结合平衡条件判断力的变化；
4. 多次实验总结普遍的杠杆平衡条件；
5. 利用阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂成反比的关系，结合图像计算动力大小；
6. 实验多次改变力和力臂是为了避免偶然性，寻找普遍规律。
【解析】
（1）实验前杠杆左端下沉，说明左端较重，应将平衡螺母向右调节（向杠杆上翘的一端调节）；杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，便于测量力臂，同时消除杠杆自重对平衡的影响。
（2）设每个钩码重力为$G$，每格长度为$L$。根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，A点：$F_A=4G$，$l_A=3L$；B点：$l_B=2L$，则$4G×3L = nG×2L$，解得$n=6$，即B点挂6个钩码。若A、B同时远离支点移1格，A的力臂变为$4L$，B的力臂变为$3L$，左边乘积：$4G×4L=16GL$，右边乘积：$6G×3L=18GL$，右边乘积大，杠杆顺时针转动。
（3）弹簧测力计从a位置转到b位置时，动力臂变小（拉力倾斜，力臂是支点到拉力作用线的垂直距离），阻力和阻力臂不变，根据$F_1l_1=F_2l_2$，动力$F_1$变大，故示数变大。
（4）多次实验数据总结得杠杆平衡条件：$F_1l_1=F_2l_2$（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
（5）A点钩码数量和力臂不变，即阻力×阻力臂为定值，所以$F_1l_1=$定值。由图像知，当$l_1=0.3m$时，$F_1=1N$，定值为$0.3N·m$；当$l_1=0.5m$时，$F_1=\frac{0.3N·m}{0.5m}=0.6N$。
（6）实验中多次改变力和力臂的大小，是为了避免实验偶然性，寻找普遍规律，使结论更具普遍性。
【答案】
（1）右；力臂 （2）6；顺时针 （3）变大 （4）$F_1l_1=F_2l_2$ （5）0.6 （6）寻找普遍规律，使实验结论更具有普遍性
【知识点】
杠杆平衡条件；实验探究方法；力臂的测量
【点评】
本题是探究杠杆平衡条件的基础实验题，全面考察了实验操作要点、杠杆平衡条件的应用及实验目的，属于力学核心实验的常规考查，需熟练掌握平衡条件及实验细节。
【难度系数】
0.7
