Question

5．利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”．
（1）实验前，杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向右（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于测量力臂；
（2）杠杆平衡后，如图乙所示，在杠杆B点挂3个相同的钩码，可在杠杆的D点挂4个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡，记录数据，根据这一次实验数据，某同学立即分析得出了杠杆的平衡条件，这种做法的不足是：具有偶然性
（3）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l₁和动力F₁的数据，绘制了l₁-F₁的关系图象，如图丙所示．请根据图象推算，当l₁为0.6m时，F₁为0.5N．
（4）实验中还发现，当在D点用弹簧测力计竖直向下拉时，杠杆也能处于水平平衡，当拉力方向偏离竖直方向时，会发现弹簧测力计的拉力会变大，原因是拉力力臂变小．

Answer 1

分析 （1）调节杠杆在水平位置平衡，左边下沉往右调；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究；
（2）根据杠杆平衡条件做出解答；初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性；
（3）由于此题中的阻力和阻力臂不变，故据杠杆的平衡条件分析即可解决；
（4）在探究杠杆平衡条件的实验中，要求使杠杆在水平位置平衡，同时，弹簧测力计的拉力方向也要求在竖直方向，这是为了能在杠杆上直接读出力臂的长，如果力的方向不竖直，则力臂会相应变小，力会变大

解答 解：（1）杠杆不在水平位置，左端向下倾斜，右端上翘，故应向右调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离就是力臂，便于测量力臂大小；
（2）设一钩码重为G，一格为L，根据杠杆平衡条件可知：3G×4L=F_D×3L，所以F_D=4G，需在D点挂4个钩码；
只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性；
（3）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F₁L₁=F₂L₂可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F₂L₂=F₁L₁=0.1m×3N=0.3N•m；
故若当L₁为0.6m时，F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.3N•m}{0.6m}$=0.5N；
（4）由图可知，当在D点用弹簧测力计竖直向下拉时，杠杆也能处于水平平衡，当拉力方向偏离竖直方向时，这样拉力力臂会相应变短，根据杠杆的平衡条件，阻力与阻力臂不变，拉力会相应变大，才能使杠杆仍保持平衡．
故答案为：（1）右；测量力臂；（2）4；具有偶然性；（3）0.5；（4）拉力力臂变小．

点评 本题主要考察杠杆的平衡条件，以及力臂变化后杠杆是否平衡问题，是一道常见题．