Question

2．在探究“杠杆的平衡条件”实验中：
（1）所用的器材有带有刻度的杠杆、铁架台、钩码、线（弹簧夹）和弹簧测力计等．
（2）首先，将杠杆的中点支在支架上，在调节杠杆平衡时，发现杠杆如图1位置静止，此时杠杆处于（选填“处于”或“不处于”）平衡状态，此时还应调节两端的平衡螺母，使它向右端旋动，使杠杆在水平位置平衡，这样的目的是便于直接在杠杆上读出力臂的大小．
（3）操作时，把钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的个数或在杠杆上的位置，使杠杆重新恢复水平平衡．如图2所示杠杆的a处已挂着2个0.5N的钩码，要使杠杆平衡，则应在杠杆的b处挂上4个0.5N的钩码；实验中需要测定的物理量为动力、动力臂、阻力、阻力臂．
（4）实验中某同学得到的三组数据如表所示．这三组数据中可以肯定序号为2的一组有错误．如果他的操作没有错，钩码的重力及力臂值也没有错，那么产生此组数据错误的原因是动力与阻力的大小记反了（或动力臂与阻力臂的大小记反了）．（写出一种即可）

实验序号	动力F1（牛）	动力臂L1（米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（米）
1	1	0.08	2	0.04
2	2	0.20	1	0.10
3	4	0.10	2	0.20

（5）纠正错误后可以归纳出杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂（用文字表达）．

Answer 1

分析 （1）探究杠杆平衡的条件时，要利用弹簧测力计测量力的大小．
（2）若杠杆处于静止状态，则杠杆处于平衡状态；
杠杆右端偏高，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小；
（3）实验过程中，不再使用平衡螺母调节杠杆平衡，而是通过改变力的大小和力臂的大小实现的；
根据杠杆平衡的条件F₁L₁=F₂L₂，可解此题；
根据杠杆平衡原理，实验中需要测定的物理量F₁、F₂、L₁ 和L₂；
（4）杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂；根据表格中的已知数据分别计算出力和力臂的乘积，比较便可得出结论；
（5）杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，是我们通过实验得出的正确结论．

解答 解：
（1）实验时要用弹簧测力计测量力的大小，实验时要使用弹簧测力计；
（2）因为此时杠杆处于静止状态，所以杠杆处于平衡状态；
由图可知，杠杆右端偏高，可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡；
杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小；
（3）进行探究时，不能调节平衡螺母，只能通过增减钩码个数改变拉力大小，或者通过调节钩码在杠杆上的位置调节力臂大小，使杠杆重新平衡；
由图可知，左端码重F₁=2×0.5N=1N，设一个格的长度为L，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知，L₂=$\frac{{F}_{1}{L}_{1}}{{F}_{2}}$=$\frac{1N×2L}{2N}$=L，应在杠杆的b处挂上4个0.5N的钩；
实验中需要测定的物理量为：动力、动力臂、阻力、阻力臂；
（4）因为表格中第2次实验F₁L₁=2N×0.2m=0.4N•m；而F₂L₂=1N×0.1m=0.1N•m，所以F₁L₁≠F₂L₂，故2次实验数据误；
因为钩码的重力及力臂值没有错，那么产生此组数据错误的原因可能是 动力与阻力的大小记反了（或动力臂与阻力臂的大小记反了）；
（5）根据表中数据可得杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
故答案为：（1）弹簧测力计；（2）处于；右；水平；便于直接在杠杆上读出力臂的大小；（3）个数； 位置；b；动力；动力臂；阻力； 阻力臂；
（4）2； 动力与阻力的大小记反了（或动力臂与阻力臂的大小记反了）；（5）动力×动力臂=阻力×阻力臂．

点评 此题是探究杠杆平衡条件的实验，在此实验中要知道使杠杆在水平位置平衡为了便于测量力臂．为使实验结论具有普遍性的规律，需要多测几组数据．并且考查了杠杆的平衡条件，F₁L₁=F₂L₂．