31.如圖1小明觀察到電工師傅在攀爬電線桿檢修電路時,腳上套有如圖2的“神奇裝備”——腳扣,當(dāng)腳踩上去時它竟能被電線桿緊緊“鎖住”而不下滑為了探究其中的奧秘,他設(shè)計了如圖3的實驗裝置。其中,塑料套筒上固定有橫桿,套筒可以沿豎桿上下自由滑動,那么影響套筒被鎖住的因素有哪些呢?小明做出了如下猜想:
猜想一:可能與套筒上所掛的物重有關(guān);
猜想二:可能與所掛物體距豎桿的距離有關(guān)。
他的探究過程及分析如下:
(1)實驗時,先在橫桿上掛相同個數(shù)的鉤碼,改變懸掛位置,觀察現(xiàn)象并記錄;
(2)改變鉤碼個數(shù),移動懸掛位置,分別記錄三次套筒被鎖住時鉤碼離豎桿的最小距離。
實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)如表:
實驗次數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
鉤碼個數(shù) |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
2 |
1 |
鉤碼距豎桿距離/cm |
5 |
8 |
13 |
15 |
9 |
6 |
5 |
實驗現(xiàn)象 |
快速滑落 |
慢慢滑落 |
剛好滑落 |
緊緊鎖住 |
剛好鎖住 |
剛好鎖住 |
剛好鎖住 |
(3)由前四次實驗可知:當(dāng)橫桿上掛相同重物時,重物距豎桿越
,越容易被鎖住。分析第5、6、7次實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),橫桿上所掛的物重越小,被鎖住的最小距離越
,驗證了猜想
是正確的。
(4)小明結(jié)合所學(xué)知識對其中的道理進行了如下分析:套筒及橫桿相當(dāng)于一個杠桿,如圖4,當(dāng)套筒被鎖住時,A為支點,L
1、L
2為動力臂和阻力臂,根據(jù)
條件,當(dāng)F
1和L
2一定時,L
1越大,套筒上B點受到豎桿的支持力F
2就越大,因為物體間力的作用是相互的,所以套筒對豎桿的壓力也越大,從而使豎桿給套筒的
越大,這個力的方向是豎直向上的,最終可阻礙套下滑,從而將它鎖住。