Question

1．如图甲所示，在学习了杠杆的 平衡条件后，小真自制了一个提水杠杆，从其 上找一点C用支架支起来．当小真依次在杠杆 上A₁、A₂、A各点施加一个竖直方向的力时，发现越来越容易提起水桶．根据此现象他提出了以下不同的猜想．

猜想 1：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；
猜想 2：动力×支点到动力作用线的距离=阻力×支点到阻力作用线的距离．
（1）小真利用自制提水杠杆提起水桶时所施加力的方向是竖直向下．
（2）为了验证自己的猜想是否正确，于是小真和小翔设 计了如图乙所示的实验装置，他们用弹簧测力计在如图乙 所示的 C 位置分别竖直向上和斜向上对杠杆施力，并使杠 杆在水平位置平衡，读出拉力的大小分别为F₁和F₂，同时发现F₁小于F₂，由此可以证明猜想1是错误的（选填“正确的”或“错误的”）．
（3）小真在做实验时，细心的小翔发现当弹簧测力计在 偏离中心线相同角度，杠杆在水平位置平衡时，如图丙所示，弹簧测力计示数总是相等的．于是他量出了两种状态 下，支点到动力作用线的距离分别为L₁和L₂．若猜想2是正确的，则 L₁等于L₂（选填“小于”、“大于”或“等于”）．
（4）小真认为小翔的发现非常好，但是为了避免实验结 论的偶然性，如图丁所示，他将施力点移到任意一点再做 一次实验．接下来他们的操作应当是使杠杆在水平位置平衡，并量出支点到动力作用线的距离L₃与L₁或L₂进行比较．
（5）为了更方便的研究杠杆，在物理学中，把支点到力的作用线的距 离称为力臂．

Answer 1

分析 （1）动力与阻力在杠杆支点的两侧时，为了使杠杆平衡，动力与阻力的方向相同；
（2）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）根据杠杆的平衡条件分析为L₁和L₂的大小关系；
（4）杠为了避免实验结论的偶然性，要多进行几次实验；
（5）根据杠杆的力臂概念，进行解答．

解答 解：（1）由图可知，小真利用自制提水杠杆提起水桶时，动力与阻力在杠杆支点的两侧，所施加力的方向与阻力方向相反，应该竖直向下；
（2）当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离；
当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，拉力的力臂变小，但是钩码阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，弹簧测力计示数与其力臂的积不变，因此弹簧测力计的拉力会变大，由此可以证明猜想1是错误的；
（3）在钩码阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，弹簧测力计示数与其力臂的积不变，在弹簧测力计示数相等时，支点到动力作用线的距离L₁和L₂应该相等，猜想2是正确的；
（4）为了避免实验结论的偶然性，要多进行几次实验，他将施力点移到任意一点再做 一次实验．接下来他们的操作应当是使杠杆在水平位置平衡，并量出支点到动力作用线的距离L₃与L₁或L₂进行比较；
（5）在物理学中，把支点到力的作用线的距离叫做力臂．
故答案为：（1）竖直向下；（2）错误的；（3）等于；（4）使杠杆在水平位置平衡；（5）支点到力的作用线．

点评 本题考查了杠杆平衡条件的应用，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．