Question

17．某同学用如图甲所示的装置，探究杠杆平衡条件．
（1）为了方便测量力臂，应将杠杆调至水平位置平衡，调节时若杠杆右端下沉，应将平衡螺母向左端调节．
（2）杠杆平衡后，小明在图甲的A位置挂上4个钩码，可在B位置挂上6个钩码，使杠杆在水平位置平衡．于是小明便得出了杠杆的平衡条件，他这样得出的结论是否合理？不合理；原因是：实验次数只有一次，结论具有偶然性．
（3）探究过程中，在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G=2.5N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态．根据多次测量得出F、L数据，画出F和$\frac{1}{L}$的图象如图乙，由图象可得出杠杆平衡的条件是F与L成反比．根据杠杆平衡条件，当F=2N时，可求出重力G的力臂是0.2m．

Answer 1

分析 （1）①探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究．
②调节杠杆平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动．
（2）根据杠杆的平衡条件计算得出B位置所挂钩码的个数；用实验探究物理问题时要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性．
（3）①由F和$\frac{1}{F}$的图线知，F和$\frac{1}{L}$成正比，可以推断F-L成反比．
②当物体重G和其力臂不变时，画出F和$\frac{1}{L}$的图线如图乙，当F=2N，$\frac{1}{L}$=4m^-1时，杠杆处于平衡状态，根据$\frac{1}{L}$=4m^-1求出F的力臂L，根据杠杆平衡条件求出重力G的力臂．

解答 解：（1）杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响．
杠杆右端下沉，左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动．
（2）①设杠杆一个小格代表L，一个钩码重为G，
杠杆左端：4G×3L=12GL，
要使杠杆在水平位置平衡，可在B位置挂钩码的个数：
2G×nL=12GL
n=6；
②只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性．
（3）①通过乙图可知，F和$\frac{1}{L}$成正比，$\frac{F}{\frac{1}{L}}$为定值，所以FL为定值，可以推断F与L成反比；
②因为$\frac{1}{L}$=4m^-1，所以L=0.25m，
根据杠杆平衡条件得：GL'=FL，即2.5N×L'=2N×0.25m，所以L'=0.2m．
故答案为：（1）水平；左；（2）6；不合理；实验次数只有一次，结论具有偶然性；（3）反；0.2．

点评 此题探究杠杆的平衡条件，主要考查了杠杆的调平，同时考查了杠杆平衡条件的应用及图象的分析．