Question

5．某小组探究杠杆平衡条件的实验中发现，当动力臂或阻力臂发生变化时，使杠杆平衡的动力大小就要随之改变，他们为了知道使杠杆平衡的动力大小与两个力臂大小之间的关系，他们在已调水平平衡的杠杆左端悬挂等重的钩码如图所示，将钩码对杠杆的作用力定为阻力F₂，在支点另一侧通过悬挂钩码施加动力F₁，调节动力臂l₁及阻力臂l₂大小使杠杆在水平位置平衡，并将实验数据记录在表一、表二中．
表一：

实验 序号	F2 （牛）	l2 （厘米）	F1 （牛）	l1 （厘米）
1	6	10	4	15
2	6	10	6	10
3	6	10	10	6

表二

实验 序号	F2 （牛）	l2 （厘米）	F1 （牛）	l1 （厘米）
4	6	8	4	12
5	6	12	6	12
6	6	20	10	12

表三

实验 序号	F2 （牛）	l2 （厘米）	F1 （牛）	l1 （厘米）
7	6	8	5	12
8	6	12	8	12
9	6	20	11	12

（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，这是在研究动力的大小与动力臂的关系，分析数据初步归纳得出的结论是：使杠杆在水平位置平衡，当阻力、阻力臂大小相同时，动力大小与动力臂成反比．
（2）分析比较实验序号4、5、6的数据中动力F₁与阻力臂L₂变化的关系可以归纳得出的初步结论是：使杠杆在水平位置平衡，当阻力、动力臂大小相同时，动力大小与阻力臂成正比．
（3）小明为了验证第（2）题中的结论，用已调节好的弹簧测力计代替钩码在支点的左侧对杠杆施加动力，当杠杆在水平位置平衡时得到的实验数据如表三，他发现这组实验数据无法验证上述结论，你认为他的实验中可能存在的问题是：弹簧测力计没有沿竖直方向向上拉杠杆．．
（4）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出初步结论：
（a）分析比较1与4、2与5、3与6的数据可初步归纳得到：使杠杆在水平位置平衡，阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值相同时，动力大小相同．
（b）分析比较1、2、3或4、5、6中的数据可初步归纳得到：使杠杆在水平位置平衡，当阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值越大，动力越大．

Answer 1

分析 （1）由表格可知，在阻力阻力臂不变的情况下，分析动力与动力臂的关系；
（2）由题意及控制变量法比较试验序号，得出结论；
（3）根据杠杆平衡条件，所得数据不满足，可能动力臂测大了，分析现象得出结论；
（4）由实验序号根据控制变量法结合题意分析及解答．

解答 解：（1）析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，可以发现，阻力和阻力臂都不变，动力和动力臂发生变化，说明这是在研究动力的大小与动力臂的关系，分析表格数据可得结论：使杠杆在水平位置平衡，当阻力、阻力臂大小相同时，动力大小于动力臂成反比；
（2）由于探究的是动力大小与阻力臂成反比，就需要控制阻力、动力臂不变，分析实验表格可得序号为4、5、6；
（3）对比表二可得，阻力、阻力臂、动力臂都不变，动力增大，根据杠杆平衡条件，杠杆不会平衡，弹簧测力计读数没有问题的话，就是动力臂测大了，存在的问题可能是弹簧测力计没有沿竖直方向向上拉杠杆；
（4）分析实验数据，（a）1与4、2与5、3与6，使杠杆在水平位置平衡，阻力相同时，阻力臂与动力臂比值相同时，动力大小相同；
（b）1、2、3或4、5、6中的数据，可知使杠杆在水平位置平衡，阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值越大，动力越大．
故答案为：（1）动力臂、与动力臂成反比；（2）4、5、6；当阻力、动力臂大小相同时；（3）弹簧测力计没有沿竖直方向向上拉杠杆；（4）（a）阻力臂与动力臂的比值相同时；（b）当阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值越大．

点评 本题比较长，要善于利用所学的方法从中发现问题进行解决．