Question

3．根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求，完成下列各题：

（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示．小明通过调节杠杆右端的螺母向右移动（左/右），使杠杆在水平位置平衡，然后进行下面的实验探究．
（2）要使图乙中杠杆平衡，应在a处挂1个钩码（题中的每个钩码都是相同的）．
（3）当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将变大（变大/不变/变小）．
（4）有同学根据自己的实验数据，得到如下结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离．这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中没有②（选填序号：①改变力的大小；②改变力的方向；③改变力的作用点；④多次进行实验）．
（5）小明对原来装置进行改装如丁图，与丙图比较，同样用竖直向上的力，将两个相同的钩码，提升相同的高度，机械效率高的是丙（丙/丁）图；若利用丁图，小明两次将钩码分别挂在A点和C点，使钩码上升同样的高度，那么机械效率C（A/C/一样）的高．
（6）在实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了D，实验得出杠杆平衡的条件是F₁L₁=F₂L₂
A．减小摩擦                      B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值减小误差      D．获取多组实验数据归纳出物理规律．

Answer 1

分析 （1）杠杆平衡调节原则是：右低将平衡螺母左调，左低将平衡螺母右调；
（2）根据杠杆平衡条件求出a处挂钩码的个数；
（3）阻力和阻力臂不变，根据题意判断动力臂如何变化，然后由平衡条件判断弹簧测力计示数如何变化；
（4）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂；
（5）通过比较额外功的大小比较机械效率高低；
（6）为得出普遍结论，应进行多次实验，测出多组实验数据；杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂．

解答 解：
（1）杠杆右端高，说明水平时重心在支点左边，所以应将平衡螺母右调，使重心右移，杠杆才能平衡；
（2）设杠杆的分度值为L，一个钩码的重为G，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，2G×2L=nG×4L，n=1（个）；
（3）当弹簧测力计逐渐向左倾斜时，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计拉力F的力臂变小，由杠杆平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，可知弹簧测力计的拉力变大；
（4）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，故②正确；
（5）丙与丁相比，丁要克服更多的额外功，所以丁机械效率更低，丙的机械效率更高；
钩码在A点，要提高相同的高度，弹簧测力计上升的高度更大，克服杠杆的重力做功更多，机械效率更低，所以在C点时机械效率更高；
（6）做多次实验，测出多组实验数据的目的是：避免实验的偶然性和结论的片面性，得出普遍结论，归纳出物理规律，故D正确；
杠杆平衡条件为：F₁L₁=F₂L₂．
故答案为：（1）右；（2）1；（3）变大；（4）②；（5）丙；C；（6）D；F₁L₁=F₂L₂．

点评 杠杆处于水平位置平衡时，竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上，倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上，力臂变小，力会变大．同时，本题还考查了利用杠杆的平衡条件来对杠杆的动态平衡情况进行分析，是我们应该掌握的．