Question

6．在复习物理实验时，王老师带来了一个自制杠杆AB，从其上找一点C用支架支起来，如图所示．当小强依次在杠杆上的B₁、B₂、B等各点施加一个向下的力时，发现越来越容易提起水桶．根据这一实验现象同学们提出了下面的探究问题：阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？

为探究这个问题，同学们找来下列器材：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．
（1）实验前，小红的杠杆如图乙所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端调节平衡螺母向右调节 （选填“左”或“右”）．
（2）如图丙所示，小红在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在支点O右侧不同位置，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力（动力），使杠杆在水平位置平衡，测出每一组动力臂和对应的动力，并记录在表中．

实验次数	阻力F2/N	阻力臂L2/m	动力F1/N	动力臂L1/m
1	2	10	1.0	20
2	2	10	2.0	10
3	2	10	4.0	5

①试验中，保持杠杆在水平位置平衡，这样做的好处事便于在杠杆上直接测量力臂的大小．
②分析表中数据，同学们得出结论，阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积相等．
③实验中小红发现，保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，弹簧测力计的拉力会变大，原因是拉力的力臂变小．
（3）小华使用相同规格的器材按图丁所示探究同一问题，也测出每一组动力臂和对应的动力，并记录在表中．

实验次数	阻力F2/N	阻力臂L2/m	动力F1/N	动力臂L1/m
1	2	10	2.5	20
2	2	10	5.0	10
3	2	10	10.0	5

对照实验数据小华发现：他测得的动力都比小华测得的数据大，小华确定自己从实验操作到读数都没有问题，导致小华测得的实验数据偏大的原因可能是：杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响．

Answer 1

分析 （1）调节杠杆两端的平衡螺母，使平衡螺母向上翘的一端移动，使杠杆在水平位置平衡；
（2）①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阻力和阻力臂的乘积不变时，从表中选择动力和动力臂的对应值，得出动力跟动力臂的乘积也不变；
③当力倾斜作用在杠杆上，杠杆在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，力臂变小，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计的拉力会变大；
（3）杠杆本身是有重力的，为了消除杠杆本身重力对实验的影响，将支点作用在杠杆的重心处即杠杆的中点．

解答 解：
（1）由图乙可知，杠杆的右端上翘，右端的平衡螺母向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡；
（2）①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根据表格中数据知，动力与动力臂的乘积F₁L₁=1N×0.2m=2N×0.1m=4N×0.05m=0.2N•m，由此可知，动力与动力臂的乘积保持不变；
③保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，拉力的力臂变小，但是阻力和阻力臂均不变，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的拉力会变大；
（3）如图丁所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响，所以测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．
故答案为：（1）右；（2）①力臂的大小；②动力与动力臂的乘积相等；③拉力的力臂变小；（3）杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响．

点评 本题考查了杠杆平衡条件的实验，作图以及根据杠杆平衡条件计算；当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．