Question

20．杠杆究竟在什么条件下才平衡？老师给同学们提供了如图所示的器材进行探究．
（1）在探究“杠杆平衡条件”的过程中，我们把支点放在质地均匀的杠杆中间，这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响；实验时，首先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于测量力臂．
（2）当杠杆右端在如图所示位置挂上两个钩码时，请你在图中适当位置画出能使杠杆平衡的钩码．
（3）请画出记录、分析实验数据、得出结论的表格．

Answer 1

分析 （1）①探究杠杆平衡条件时，杠杆的重心在支点上，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；
②使杠杆在水平位置平衡，此时力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂计算后，再去设计．
（3）根据杠杆的平衡条件，实验中需测量动力、动力臂、阻力、阻力臂，通过分析力和力臂的乘积得出结论．

解答 解：（1）①杠杆重心在其支点处，杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；
②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，便于测量力臂；
（2）设每个钩码的质量为m，每个格的长度为L，由图知，右边力和力臂的乘积为：2m×3L=6mL；
要使杠杆平衡，左边力和力臂的乘积要满足6mL，所以可在2个格放3个钩码，或在第3格放2个钩码，如图所示：
或
（3）根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂，则实验表格中需要有动力、动力臂、阻力、阻力臂几项，为得到普遍性结论，可测三组数据，表格如下所示：

实验 次数	动力 F1（N）	动力臂 L1（cm）	阻力 F2（N）	阻力臂 L2（cm）
1
2
3

故答案为：（1）消除杠杆自重对实验的影响；便于测量力臂；（2）见上图；（3）表格如上所示．

点评 本题从杠杆实验的器材、要求、过程、数据的分析处理等全方面地考查了杠杆平衡条件的实验．