8. 如图所示是公园内的四座跷跷板。小明和与他质量相当的小红用此跷跷板做游戏时,小明在A位,小红在D位;小明和爸爸用此跷跷板玩游戏时,爸爸的体重几乎是小明体重的2倍,小明在A位,爸爸在C位,也能顺利地玩游戏。据此你能提出什么有探究价值且易于探究的科学问题(
C
)。

A.动力臂和阻力一定时,要使杠杆平衡,动力和阻力臂有什么关系?
B.动力和阻力一定时,要使杠杆平衡,动力臂和阻力臂有什么关系?
C.动力和动力臂一定时,要使杠杆平衡,阻力臂和阻力有什么关系?
D.动力臂和阻力臂一定时,要使杠杆平衡,动力和阻力有什么关系?
解析:
【分析】
本题需结合杠杆平衡条件,分析两次游戏中各物理量的变化情况,明确实验的变量与不变量,从而确定符合要求的探究问题。首先明确:第一次游戏中,小明和小红质量相当,即动力与阻力大小近似相等;第二次游戏中,小明的动力不变,爸爸的阻力是小明的2倍,动力臂不变,阻力臂改变。据此对比选项,判断符合探究方向的问题。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,分析两次实验:
1. 小明在A位、小红在D位时:小明的动力$F_1$与小红的阻力$F_2$大小近似相等(质量相当),动力臂为A位到支点的距离,阻力臂为D位到支点的距离,杠杆平衡,满足$F_1L_1=F_2L_2$。
2. 小明在A位、爸爸在C位时:小明的动力仍为$F_1$(位置不变),爸爸的阻力$F_2'=2F_1$(体重是小明的2倍),动力臂仍为A位到支点的距离(不变),阻力臂变为C位到支点的距离,杠杆平衡,满足$F_1L_1=F_2'L_2'$。
对比两次实验,动力和动力臂保持不变,变化的是阻力和阻力臂,因此探究的问题应为“动力和动力臂一定时,要使杠杆平衡,阻力臂和阻力有什么关系?”,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、科学探究问题
【点评】
本题结合实际跷跷板游戏,考查对杠杆平衡条件的理解及探究问题的提出,需准确分析实验中的变量与不变量,确定探究方向,难度适中。
【难度系数】
0.5