Question

9．在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（杠杆上每小格长为2cm）、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．

（1）实验时，使杠杆在水平位置平衡，应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当往右 （选填“左”或“右”）调．
（2）杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆A点处挂上2个钩码，做为动力F₁，B点处挂上l个钩码，做为阻力F₂，杠杆恰好在水平位置平衡，如图乙所示，分别测量出两个力的力臂L₁和L₂，计算后发现：F₁L₁=F₂L₂，便得出杠杆的平衡条件是：F₁L₁=F₂L₂．但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的，理由是实验次数太少，结果有偶然性．
（3）接着，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？”于是小明利用如图丙所示装置进行探究，在杠杆D点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在C点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的拉力是3.3 N．以弹簧测力计的拉力为动力F₁′，钩码重力为阻力F₂′，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现：F₁′L₁′总是大于F₂′L₂′，其原因主要是受杠杆自重作用的影响．
（4）小明将图丙中弹簧测力计拉力的作用点从C点移到E点，使杠杆仍在水平位置平衡，如图丁所示，请推算：此时弹簧测力计的拉力是1.1 N．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂；在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端调节；
（2）在探究性实验中，应进行多次实验，寻找普遍规律，避免结论的偶然性；
（3）弹簧测力计的拉力由图读出；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；杠杆的重心过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
（4）首先根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂求得2个钩码的重力，再利用杠杆的平衡条件即可求得此时弹簧测力计的拉力．

解答 解：
（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；
（2）小明仅凭一次测量就得出杠杆平衡条件，这种实验处理方法是不完善的，因为实验次数过少，会导致实验结论具有偶然性，应该改变动力或阻力的方向进行多次测量，寻找普遍规律，以避免偶然性．
（4）由图可知，弹簧测力计的刻度值为0.1N，指针在3N以下三格处，示数为3.3N．
用如图丙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响．
（5）根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂可得3.3N×4L=G×6L，
解得G=2.2N，
将图丙中弹簧测力计拉力的作用点从C点移到E点，使杠杆仍在水平位置平衡，则F×12L=G×6L，即F×12L=2.2N×6L，解得F=1.1N．
故答案为：（1）水平；右；（2）实验次数太少，结果有偶然性；（3）3.3；杠杆自重；（4）1.1．

点评 本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程，从原理到实际操作、实验方法、数据分析等，考查较为全面，是我们应该掌握的重点实验．