Question

如图1所示，小明利用铁架台、带有刻度的杠杆、重为1N的钩码（若干）等器材探究杠杆的平衡条件．

（1）在挂钩码前，小明发现杠杆左端高，右端低，他应将杠杆的平衡螺母向

 

（选填：“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡．
（2）杠杆在水平位置平衡后，小明进行了两次杠杆平衡实验，数据记录在下表中．

实验 次序	动力 F1/N	动力臂 L1/cm	阻力 F2/N	阻力臂 L2/cm
1	4	10	4	10
2	4	10	2	20

①根据第1次实验，对杠杆平衡条件有以下猜想
猜想一：F₁ L₁=F₂ L₂    猜想二：F₁：F₂=L₁：L₂  猜想三F₁²L₁²=F₂²L₂²
结合第2次实验，能够排除的是猜想

 

（选填：“一”、“二”或“三”）．
②第3次实验：2个钩码一组挂在杠杆右端如图2所示，另外3个钩码作为一组挂在左端时，杠杆水平平衡．请在图中画出本次实验时，杠杆上所挂钩码的示意图．③再通过多次实验…最终得到了杠杆平衡条件．
（3）书包重约15～20N，用量程0～5N的测力计不能直接测出书包重力，小明利用-米长的硬木尺（重力忽略不计）和书桌边缘，测量出三个数据从而粗略测出书包重力．请在方框内画出能测量书包重力的示意图（要求：弹簧测力计必须竖直向上用力）．除了读出弹簧测力计的拉力读数外，另外两个要测量的数据分别是：①

 

；②

 

．

Answer 1

分析：（1）在调节杠杆平衡时，将平衡螺母向较高的一端调节；
（2）①根据第2次实验，将数据代入猜想关系式，若不成立，则猜想被排除；
②根据杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，将已知条件代入便可求出未知量，并作出示意图；
（3）根据杠杆的平衡条件，可使桌子的边缘作为支点，动力作用在尺子的最右端，使测力计对尺子的拉力力臂大约为书包对尺子拉力力臂的4倍，根据杠杆的平衡条件，读出测力计的示数、两个拉力的力臂，代入平衡条件公式便可求出书包的重力．

解答：解：（1）由图知，左端较高，应将平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）①由第二组数据知，动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积相等，满足猜想一；
动力和阻力的比值等于动力臂和阻力臂的反比，不满足猜想二；
动力和动力臂平方的乘积与阻力和阻力臂平方的乘积相等，满足猜想三；由以上分析知，应该排除猜想二；
②设每个钩码的重力为G，每个小格的长度为L，根据杠杆的平衡条件：
F₁L₁=F₂L₂
3G×L₁=2G×3L
解得：L₁=2L
所以应将3个钩码挂在左端离支点2个格处，示意图如图所示：

（3）由题意知，书包的重力大约为该测力计量程的3到4倍，所以测力计到支点的距离大约为书包到支点距离的3到4倍，如图：

根据杠杆的平衡条件，要测出书包的重力，除了要读出测力计的示数外，还应测出测力计拉力的力臂及书包拉力的力臂，代入平衡条件公式，便可求出书包的重力．
故答案为：（1）左；（2）①二；②见上图2；（3）示意图见上图3；弹簧测力计的力臂L₁；书包对杠杆拉力力臂L₂．

点评：要掌握杠杆的调平方法，哪边高，将平衡螺母向哪端移动；此题给出了3个猜想，要根据实验数据验证其是否正确，此时可将测量数据代入进行验证，对于杠杆平衡条件，一定要掌握且能灵活运用．