Question

10．小华、小明两位同学通过实验探究杠杆平衡的条件，所用实验器材有带有刻度杠杆、弹簧测力计、钩码和支架．他们分别在已水平平衡的杠杆上施加动力F₁、阻力F₂并使杠杆在水平位置平衡，记录动力臂l₁及阻力臂l₂，小华、小明的操作情况分别如图（a）、（b）所示，表一、表二为他们记录的实验数据．

（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，小华得出结论：杠杆平衡的条件是F₁+l₁=F₂+l₂．请判断：小华的结论是错误的（选填“正确”或“错误”），依据是：不同的物理量不能直接相加．
（2）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，小华又得出结论：杠杆平衡的条件是“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”，从实验的角度分析，小华的问题是：动力、阻力的方向始终与杠杆垂直，具有偶然性．
（3）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出结论：杠杆平衡的条件是F₁×L₁=F₂×L₂．
表一 小华同学

实验 序号	F1 （牛）	l1 （厘米）	F2 （牛）	l2 （厘米）
1	1	8	8	1
2	3	6	6	3
3	2	8	8	2

表二 小明同学

实验 序号	F1 （牛）	l1 （厘米）	F2 （牛）	l2 （厘米）
4	1	8	4	2
5	2	8	4	4
6	4	5	2	10

Answer 1

分析 （1）不同的物理量之间可以乘除，不能加减．
（2）杠杆在水平位置平衡，动力和阻力方向始终与杠杆垂直，实验不具有普遍性．
去掉一侧的钩码，用弹簧测力计沿不同方向作用在杠杆上，进行探究．
（3）杠杆的平衡条件是：F₁L₁=F₂L₂．

解答 解：分别在已水平平衡的杠杆上施加动力F₁、阻力F₂并使杠杆在水平平衡，以便测量力臂；
（1）动力是力，动力臂是长度，两个物理量不同，不能相加，所以小华的实验结论是错误的．
（2）杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆上，此时动力臂和阻力臂都在杠杆上，“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”成立．当动力和阻力不垂直作用在杠杆上，动力臂和阻力臂小于支点和作用点之间的距离，“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”不成立，为了使实验具有普遍性，把实验进行改进：去掉一侧的钩码，改用弹簧测力计沿不同方向拉．
（3）改进实验后，进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出结论：杠杆平衡的条件是F₁L₁=F₂L₂．
故答案为：水平位置； 
（1）错误；不同的物理量不能直接相加；
（2）动力、阻力的方向始终与杠杆垂直，具有偶然性；
（3）F₁×L₁=F₂×L₂

点评 当杠杆在水平位置平衡，并且力垂直作用在杠杆上，力臂等于支点和作用点之间的距离；当杠杆在水平位置平衡，力倾斜拉动杠杆时，力臂小于支点到作用点的距离．