Question

如图所示．是挂在教室竖直墙壁上的石英钟，它的秒针在走动时会受到转轴处的摩擦阻力和重力的作用：小华发现当石英钟内电池的电能将耗尽而停止走动时，其秒针往往停在表盘上的“9”位置．为了研究这一现象，小丽设计了如图所示的实验方案；将木杆A瑞固定，作为转动轴，B为均质木杆的中点．将木杆自然下垂后，在C点用弹簧测力计拉动至木杆水平．若拉力始终和木杆垂直，观察弹簧测力计的示数．
（1）杠杆平衡条件的数学表达式是：______．
（2）根据你的判断，在此过程中木杆的质量______，弹簧测力计的示数将______．（以上两空选填“变大”、“变小”、“不变”、“先变小后变大”或“先变大后变小”）
（3）将木杆拉动至水平位置时，弹簧测力计的示数应该比木杆的重力______（选填“大”、“小”或“一样大”）．类比教室内的时钟，当电池即将耗尽电能，电力不足的情况下，其内部机芯就很难将秒针拉离水平位置，所以秒针往往停在表盘上的“9”位置．

Answer 1

解：（1）杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂．
（2）质量是物体本身的一种属性，不随位置的改变而改变，所以木杆移动过程中，质量不变．
木杆上升过程中，木杆的质量不变，杠杆的阻力不变，阻力臂不断变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力不断变大．所以弹簧测力计示数不断变大．
（3）木杆拉动至水平位置时，阻力臂大于动力臂，根据杠杆平衡条件得，阻力小于动力，所以弹簧测力计示数大于木杆的重力．
故答案为：（1）F₁l₁=F₂l₂；（2）不变；变大；（3）大．
分析：（1）杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂．
（2）木杆的质量保持不变，木杆的重力不变，杠杆的阻力不变，阻力臂不断变小，根据杠杆平衡条件，在动力臂和阻力不变时，阻力臂越大，动力越大．
（3）根据杠杆平衡条件，阻力臂大于动力臂，阻力小于动力．
点评：通过一个实验说明石英钟内电池的电能将耗尽而停止走动时，其秒针往往停在表盘上的“9”位置的原因，体现了物理是有用的，激发学生学习的兴趣．