Question

3．小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验：
（1）实验前，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．
实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是便于测量力臂．
（2）在杠杆的两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图1所示，
并测出力臂．多次实验并把数据记录在表格中．

次数	动力F1/N	动力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

多次实验的目的是：寻求普遍规律，使得出的结论更具有普遍性．
根据以上数据得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
（3）小红将图1中杠杆两侧的钩码各取下一个，杠杆会左侧下降（选填“右侧下降”或“左侧下降”）．
（4）如图2所示，小明用一根硬棒撬起一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若以O为支点撬动石块，请画出最小动力F及动力臂L；这是一个省力（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．

Answer 1

分析 （1）使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来．
（2）实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律；
杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
（3）当左右两侧力与力臂的乘积不相等时，杠杆会转动，直到在新的位置找到平衡；
（4）力臂是从支点到力的作用线的距离，根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的种类．

解答 解：（1）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．
（2）探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论具有普遍性．
根据以上数据得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂 （或F₁×l₁=F₂×l₂）
（3）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得：
杠杆在水平位置平衡时：左边=3G×2L=6GL；
右边=2G×3L=6GL；
如果在两侧钩码下再各取下一个相同的钩码后：左边=2G×2L=4GL；
右边=G×3L=3GL；
杠杆不再水平平衡，左边会下沉．
（4）从支点向F的作用线引垂线，垂线段的长度即为F的力臂，如图所示：

石头对杆的压力为阻力，很明显，动力臂远大于阻力臂，所以为省力杠杆．
故答案为：（1）便于测量力臂；（2）寻求普遍规律，使得出的结论更具有普遍性；动力×动力臂=阻力×阻力臂；（3）左侧下降；（4）见上图；省力．

点评 考查杠杆的平衡条件及应用，本题中涉及实验到的注意事项很特殊，多次测量的目的不是为了减小误差而是为了总结普遍规律；
对于已经平衡的杠杆，改变条件后判断杠杆是否还能保持平衡，有两种方法：一是按力和力臂的乘积；二是按比例的方法．