Question

10．在探究“杠杆的平衡条件”实验中，某同学记录了三次实验数据如表：

实验次序	动力F1/N	动力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	1.0	20	2.0	10
2	2.0	5	1.0	10
3	2.0	15	2.0	10
4	3.0	10	2.0	15

（1）这四次实验数据中有一次是错误的，记录错误数据的实验次数是3，由正确实验结果可得杠杆的平衡条件是F₁L₁=F₂L₂．
（2）如图1所示，当在A处挂了三个钩码时，要使杠杆平衡，应在C处挂4个钩码（每个钧码的质量相等）．

（3）若某次实验中用弹簧测力计竖直向上拉杠杆一端的A点，如图2所示，杠杆平衡时弹簧测力计的示数为F_a；若在A点斜向上拉，杠杆要求在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为F_b，则F_a小于 （填“大于”“小于”或“等于”）F_b．
（4）在开始实验前先要调整杠杆在水平位置平衡，其目的是方便测量力臂．
（5）实验结束后，他们提出新的探究问题“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图3所示装置进行实验，发现用弹簧测力计在左端不同位置竖直向上拉，且使处在如图3所示位置静止，测出拉力大小都与平衡条件不相符，其原因是杠杆自重的影响．

Answer 1

分析 （1）将表格中的已知数据代入F₁L₁=F₂L₂中进行计算即可得到答案；根据表中数据得出杠杆的平衡条件；
（2）根据杠杆平衡的条件即可求出；
（3）杠杆在水平位置平衡，阻力、阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，动力变大；
（4）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（5）图3实验中支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响．

解答 解：
（1）杠杆平衡的条件：F₁L₁=F₂L₂；因为表格中第3次实验F₁L₁=2N×15=30N•cm，而F₂L₂=2N×10cm=20N•cm，所以F₁L₁≠F₂L₂，故第3次实验数据有误；
（2）设一格为L，一个钩码重G，则有3G×4L=nG×3L，n=4，故应在C处挂4个钩码；
（3）杠杆平衡时弹簧测力计的示数为F_a，若在A点斜向上拉，杠杆要求在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为F_b，杠杆在水平位置平衡，阻力、阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，动力变大．所以则F_a小于F_b；
（4）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（5）图3实验中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
故答案为：（1）3；F₁L₁=F₂L₂；（2）4；（3）小于；（4）方便测量力臂；（5）杠杆自重的影响．

点评 （1）杠杆平衡条件应用比较广泛，利用杠杆平衡条件可以判断杠杆是否平衡、力臂大小、力的大小等；
（2）杠杆在水平位置平衡，力竖直作用在杠杆时，力臂在杠杆上，当力倾斜作用在杠杆上，力臂变小，力变大，这个知识点经常考查，一定要掌握．