Question

18．用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来，静止后胡萝卜的轴线水平，如图1所示；在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段，A、B哪段重些呢？甲、乙、丙三个同学提出各自的猜想：
甲：A较重；乙：B较重；丙：A、B一样重
（1）请设计一个简易实验，判断A、B的轻重．
所用器材：弹簧测力计；操作方法：分别测出A、B的重G_A和G_B比较即可；
（2）为进一步研究类似A、B轻重的问题，某同学在一根有等间距刻度的均匀杠杆两侧挂上每个质量都相等的钩码进行实验，杠杆静止于水平状态的三次实验情境如图2所示．根据图2的实验，可以判断甲同学的猜想是正确的（填“甲”、“乙”或“丙”）上述实验装置也可以用来探究“杠杆平衡条件”实验中须让杠杆在水平位置平衡的原因是便于测量力臂．该实验需要进行多次的原因是：得出普遍性规律，避免偶然性．

Answer 1

分析 （1）可用弹簧测力计测量A、B两段萝卜的重力进行比较；
（2）从三幅中可看出，当钩码的个数越少时，其力臂就越长．由杠杆的平衡条件可得甲同学的猜想是正确的．
杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂；
实验中需多次实验，得出平衡条件，使结论更普遍性．

解答 解：
（1）所用器材：弹簧测力计；
操作方法：分别测出A、B的重G_A和G_B比较即可．若G_A＞G _B，则甲猜想正确；若G_A＜G_B，则乙猜想正确，若G_A=G_B则丙猜想正确；
（2）从图中可以看出第一幅图左右钩码个数相等，力臂格数也相等；
第二幅图左边钩码个数为3个，力臂为2格．右边钩码个数为2个，力臂为3格；
第三幅图左边钩码个数为3个，力臂为2格，右边钩码个数为1个，力臂为6格．
由杠杆的平衡条件知，三幅图中左边钩码个数和力臂都不变，但右边随着钩码个数的减少，力臂在变大，所以重力越大，其力臂越小．即甲同学猜想正确；
杠杆只有在水平位置平衡时，杠杆本身才与竖直方向上的重力方向垂直，此时的力臂正好在杠杆上，是相应的杠杆的长度，所以测量起来会非常方便；
实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性．
故答案为：（1）弹簧测力计；分别测出A、B的重G_A和G_B比较即可；（2）甲；便于测量力臂；得出普遍性规律，避免偶然性．

点评 杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便直接读出力臂．