Question

5．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应首先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做目的是消除杠杆自重对实验的影响；如发现杠杆右端偏高，你的调节方法是将左端的平衡螺母向右调节，或将右端的平衡螺母向右调节．为了方便测量力臂，接下来的操作是：在杠杆支点的两边各挂上不同的钩码，并移动钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡．
如图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在表中．

（1）请将表格中的实验数据补充完整．
（2）小明的第3次实验存在错误，其错误是L₁读错了．
（3）小明改正错误后的得到的结论是动力×动力臂=阻力×阻力臂．

实验 次数	动力 F1/N	动力臂 L1/cm	阻力 F2/N	阻力臂 L2/cm
1	1.5	10	1
2	1	20		10
3	1	20	1.5	10

Answer 1

分析 杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆重对杠杆平衡的影响．调节杠杆两端的平衡螺母，使螺母向偏高的一端移动，使杠杆在水平位置平衡；
（1）根据杠杆平衡条件求出阻力或阻力臂；
（2）杠杆在水平位置平衡，并且力竖直作用在杠杆时，力臂才在杠杆上；由图可见，第3次实验中拉力的方向没有竖直向下，导致力臂不能从杠杆上正确读出．
（3）杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F₁L₁=F₂L₂）．

解答 解：
在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了消除杠杆自重对实验的影响；如发现杠杆右端偏高，则可将左端的平衡螺母向右调节，或将右端的平衡螺母向右调节，使杠杆重心右移；挂上钩码后再调节钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡，目的是便于力臂的测量；
（1）第1次实验：根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，1.5N×10cm=1N×L₂，所以L₂=15cm．
第2次实验：根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，1N×20cm=F₂×10cm，所以F₂=2N．
（2）杠杆在水平位置平衡，F₁的方向垂直于杠杆时，力臂才在杠杆上．如图，F₁倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，所以动力臂L₁读取错误．
（3）分析表中数据不难发现：动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积是相等的，因此可以得出的结论是：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
故答案为：水平；消除杠杆自重对实验的影响；将左端的平衡螺母向右调节，或将右端的平衡螺母向右调节；水平；
（1）补充数据如下：

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1	15
2	1	20	2	10
3	1	20	1.5	10

（2）L₁读错了；
（3）动力×动力臂=阻力×阻力臂．

点评 此题是“探究杠杆的平衡条件”实验，考查了杠杆的调平及目的，杠杆平衡条件的应用，及对力臂概念的理解，都是杠杆平衡条件中的常见知识．