Question

如圖甲所示，輪軸實質是一種杠桿．小捷同學為了探究輪軸的平衡條件，進行了如下實驗：

實驗一：如圖乙所示，重物G通過細繩繞在軸上，在輪的邊緣沿切線方向用力F勻速提升重物，記錄數據如表一．
表一（輪半徑10cm，軸半徑4cm）

G/N	5	10	15
F乙/N	2	4	6

實驗二：如圖丙所示，重物G通過細繩繞在輪上，在軸的邊緣沿切線方向用力F勻速提升重物，記錄數據如表二．
表二（輪半徑10cm，軸半徑4cm）

G/N	5	10	15
F丙/N	12.5	25	37.5

（1）分析表一數據可知，當重物通過繩繞在軸上，作用力在輪上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就是用繩繞在軸上的物體重力的　   　．（選填“幾倍”或“幾分之一”）
（2）分析表二數據可知，當重物通過繩繞在輪上，作用力在軸上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在軸上的力就是用繩繞在輪上的物體重力的　   　．（選填“幾倍”或“幾分之一”）
（3）若輪半徑為R、軸半徑為r，作用在輪上的力為F₁、作用在軸上的力為F₂，則輪軸的平衡條件表達式為　     　．
（4）你認為騎行有變速器的自行車時，為了使速度更快，鏈條應調到半徑較　   　 （選填“大”或“小”）的飛輪上．

Answer 1

（1）幾分之一；（2）幾倍；（3）F₁?R=F₂?r；（4）小

試題分析：（1）分析表一數據可知，當重物通過繩繞在軸上，作用力在輪上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的2.5倍，輪上的作用力是軸上的倍，所以輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就是用繩繞在軸上的物體重力的幾分之一．
（2）分析表二數據可知，當重物通過繩繞在輪上，作用力在軸上，且輪軸平衡時，輪半徑是軸半徑的2.5倍，軸上的作用力是輪上的2.5倍，所以輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在軸上的力就是用繩繞在輪上的物體重力的幾倍．
（3）若輪半徑為R、軸半徑為r，作用在輪上的力為F₁、作用在軸上的力為F₂，則輪軸的平衡條件表達式為：F₁?R=F₂?r．
（4）變速自行車輪盤半徑一定時，輪盤轉動一圈時，飛輪的半徑越小，后輪轉動圈數越多，自行車行駛速度越大，越費力．
點評：輪軸實質是一個杠桿，動力作用在輪上是省力杠桿，動力作用在軸上是費力杠桿