Question

20．在探究杠杆平衡条件的实验中：

（1）如图1所示，将杠杆左端的平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量力臂；
（2）如图2所示，调节平衡后，小美在杠杆左侧A处挂上钩码，在右侧B处用弹簧测力计（图中未画出）拉杠杆，使其在水平位置平衡，为便于测量力臂，应使弹簧测力计拉力的方向竖直向下；
（3）小美测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论，小明认为她的做法不合理，理由是一组实验数据得出结论，结论具有偶然性；
（4）小军先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图3所示的钩码后，杠杆的左端会下降，要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下方即可；
（5）实验结束后，小明提出新的探究问题：“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4所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与平衡条件不相符，其原因是：杠杆自重的影响．当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（6）生活和工作中使用的杠杆如：A钓鱼竿；B天平；C铁皮剪．其中属于省力杠杆的是C（选填“A”、“B”或“C”）．

Answer 1

分析 （1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移；杠杆在水平位置平衡时，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）力臂是支点到力的作用线的垂直距离．由此分析为便于测量力臂，弹簧测力计拉力的方向；
（3）探究杠杆平衡条件时，一般要进行多次测量，为了使实验结论具有普遍性，只有一次实验得出的结论是不科学的；
（4）根据图甲中左右两侧挂钩码后两边力与力臂的乘积大小，判断杠杆的哪端下降；根据杠杆的平衡条件计算不改变钩码总数和悬挂点位置时，挂钩码情况；
（5）图丁中，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；
当拉力倾斜时，会造成力臂变小，相应的力会变大，这样才能继续平衡；
（6）依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系：若动力臂大于阻力臂，则是省力杠杆；若动力臂小于阻力臂，则是费力杠杆；若动力臂等于阻力臂，则为等臂杠杆．

解答 解：
（1）杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，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；
（2）力臂是支点到力的作用线的垂直距离，当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时，拉力作用点到支点的距离就是其力臂，这样便于从杠杆上直接读出力臂，由图杠杆水平平衡时拉力方向应竖直向下；
（3）只有一次实验得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，这种结论很具有偶然性，不合理，要进行多次实验，总结杠杆平衡条件；
（4）若每个钩码重为G，杠杆上每格长L，
由图甲，左侧力与力臂的乘积：4G×4L=16GL，
右侧力与力臂的乘积：2G×2L=4GL，
因为：16GL＞4GL，所以杠杆左端下降；
如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，左侧取下n个钩码挂到右侧，
则：（4-n）G×4L=（2+n）G×2L，
解得：n=2，即需将左侧2个钩码挂到右侧即可；
（5）图丁中，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；
当拉力F向右倾斜时，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将变大，这是因为，当拉力倾斜时，拉力F力臂变小，所以力才会变大；
（6）A、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B、天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故B不符合题意；
C、铁皮剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意．
故答案为：（1）左；力臂；（2）竖直向下；（3）一组实验数据得出结论，结论具有偶然性；（4）左；左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下方；（5）杠杆自重的影响；变大；（6）C．

点评 （1）杠杆调平的方法是：左端下沉向右调节平衡螺母，右端下沉向左端调节平衡螺母，先快后慢，使杠杆水平平衡；
（2）掌握杠杆平衡条件，并学会利用杠杆平衡条件分析实验中出现的问题是解答此类题目的关键．