Question

在只学习了支点、动力、阻力概念的情况下，联系玩跷跷板的游戏，甲、乙两小组继续研究动力对杠杆平衡的影响．他们将一个玩具“海宝”固定在杠杆一端的B点作为阻力，且保持阻力的大小、方向、作用点都不变，在杠杆的另一端用力使杠杆在水平位置平衡，并用测力计测出动力的大小．实验中，甲小组每次都保持动力在竖直方向、只改变动力作用点的位置，分别如图（a）中的F₁、F₂、F₃所示；乙小组每次都保持动力作用点的位置不变、改变动力的方向（“动力的方向”用OA连线跟动力方向的夹角θ表示，且0°＜θ≤90°），分别如图（b）中的F₄、F₅、F₆所示；表一、表二是两小组同学记录的实验数据．

表一    甲小组				表二    乙小组
实验 序号	支点到动力作用点 的距离 S （厘米）	动力的方向 （夹角θ）	动力的 大小（牛）	实验 序号	支点到动力作用点 的距离 S （厘米）	动力的方向 （夹角θ）	动力的 大小（牛）
1	5	90°	6	4	15	30°	4
2	10	90°	3	5	15	45°	2.8
3	15	90°	2	6	15	90°	2

（1）分析比较表一中______的实验数据可知：作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，在动力方向不变（θ=90°）的情况下，支点到动力作用点的距离S越大，动力越小．
（2）分析比较表二中第三列与第四列的实验数据可知：作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，在动力作用点不变的情况下，______．
（3）进一步分析图（b）所示的实验现象及表二中的实验数据，可以发现，作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，当动力作用点不变，动力的方向改变以后，动力的大小与______有关，______．
（4）进一步综合分析表一与表二中的实验数据及相关条件，可得出的初步结论是：作用在杠杆一端的阻力不变时，影响杠杆平衡的因素是______．

Answer 1

【答案】分析：此题研究了当阻力不变时，杠杆平衡时动力的大小与支点到动力作用点、动力的方向之间的关系，应用控制变量法可解决．
解答：解：（1）当阻力不变时，杠杆平衡时动力的大小与支点到动力作用点之间的关系，应控制动力方向不变，研究第二列与第四列实验数据；
（2）研究第二列与第四列实验数据可知，当支点到动力作用点不变时，改变动力的方向，θ越大，动力越小；
（3）θ越大，支点到力的作用线的距离越大，我们同时发现此时动力越小；
（4）综合1、2、3、结论，我们可以得到：影响杠杆平衡时拉力的大小与动力的大小、支点到动力作用线的距离有关．
故答案：（1）第二列与第四列．
（2）改变动力的方向，θ越大，动力越小．
（3）支点到动力作用线的距离；该距离越大，动力越小．
（4）动力的大小、支点到动力作用线的距离．
点评：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中．控制变量法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．