18. (24分)實(shí)驗(yàn)小組通過探究杠桿的平衡條件,來解釋桔槔的使用原理。
(1) 實(shí)驗(yàn)前,杠桿水平靜止如圖甲,此時(shí)杠桿處于
平衡
狀態(tài)(平衡/非平衡).將杠桿左下角物塊M取走后,不調(diào)節(jié)平衡螺母,杠桿
不能
保持水平位置靜止(仍能/不能).
(2) 調(diào)節(jié)杠桿水平平衡,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)記錄如下表：
|次數(shù)|動(dòng)力$F_{1}/N$|動(dòng)力臂$l_{1}/cm$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/cm$|
|---|---|---|---|---|
|1|2|12.0|1|24.0|
|2|2|5.0|1|10.0|
|3|3|10.0|2|15.0|
|4|4|12.0|3|16.0|
①分析表中的數(shù)據(jù),歸納出杠桿的平衡條件是
$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$
(用表格中的字母表示).多次實(shí)驗(yàn)的目的是
尋找普遍規(guī)律，避免偶然性
.
②如圖乙,此時(shí)在兩側(cè)鉤碼下各加掛一個(gè)鉤碼,杠桿
右端
(左端/右端)下沉.
(3) 桔槔是我國古代的取水工具,如圖甲,在井邊豎一根樹杈,架上一根橫木,橫木一端綁上大石塊,另一端系繩和水桶,簡化圖如圖乙.若水桶盛滿水后,為減小人向上提水的拉力,根據(jù)杠桿的平衡條件,可以
增大
(增大/減小)石塊的質(zhì)量或向
右
(左/右)移動(dòng)杠桿的支點(diǎn).
(4) 圖丙為桔槔在水平位置平衡的模型,A處所吊水和水桶的總質(zhì)量為$m_{1}$,O處為支點(diǎn),杠桿的質(zhì)量為$m_{0}$,重心在C處,B處所掛石塊的質(zhì)量為$m_{2}$,$AO=l_{1}$,$OC=l_{0}$,$OB=l_{2}$.請寫出$l_{2}$的表達(dá)式,$l_{2}=$
$\frac{m_{1}l_{1}+m_{0}l_{0}}{m_{2}}$
(用字母$m_{0}$、$m_{1}$、$m_{2}$、$l_{0}$、$l_{1}$表示).
