Question

9．在“探究杠杆的平衡条件”实验中采用的器材有杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺以及重0.5N的钩码若干．

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，杠杆静止在图一甲所示位置，杠杆处于平衡（选填“平衡”或“不平衡”）状态，此时应将平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡，他这样做的目的是：可以方便测量力臂的长度．
（2）小明在实验时使用了弹簧测力计，某次实验时他用力使杠杆在水平位置处于平衡状态，如图一乙所示，弹簧测力计的示数将会大于（填“大于”“等于”或“小于”）1.5N．
（3）如图二所示是小明同学三次实验的情景，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在表中．

实验次数	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/cm
1	1.5	10	1	15
2	1	20		10
3	0.5	20	1	10

（4）请将表格中的实验数据补充完整．
（5）通过此探究实验，应该得出的结论是：F₁L₁=F₂L₂．
（6）实验结束后：a、小明提出了新的探究问题：如果支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件F₁×L₁=F₂×L₂是否依然成立？她采用如图一丙所示的装置进行探究，发现当杠杆平衡时，测出拉力大小与杠杆平衡条件不相符，其原因是受到杠杆自身重力的影响．
b、小明又得出了第二个结论：动力×动力作用点到支点的距离=阻力×阻力作用点到支点的距离．爱动脑筋的小明和同学们交流后发现这一结论是错误的，其原因是实验过程中C（填字母）
A．实验次数太少，结论存在偶然性  B．单位不同的物理量不能相乘
C．没有改变力的作用方向　　　　　D．没有改变力的大小．

Answer 1

分析 （1）杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；实验前先要调节杠杆在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响；调节好以后，仍要使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量力臂的长度；
（2）根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂判断测力计示数的变化；
（4）将已知数据代入杠杆平衡条件，便可求出所求的量；
（5）杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂．
（6）a、杠杆本身受重力作用，也相当于杠杆所受的力．若支点在中点，则重力正好作用在支点上，所以忽略了自身重力的影响．
b、从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂．

解答 解：
（1）杠杆左端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节；使杠杆平衡的目的有两个：一是避免杠杆重力对杠杆转动的影响；二是便于测量力臂的长度；
（2）图乙，拉力倾斜，动力臂减小，根据杠杆的平衡条件，动力将增大，测力计的示数大于1.5N；
（4）第二组数据：
F₁L₁=F₂L₂
1N×20cm=F₂×10cm
解得F₂=2N；
（5）由表格中数据知，杠杆的平衡条件是：F₁L₁=F₂L₂．
（6）a、支点不在杠杆的中点，由于杠杆自身重力的影响，所测量的拉力变大，因此测出的拉力大小与杠杆平衡条件不相符．
b、“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”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故选项A、B、D错误，选项C正确．
故答案为：（1）平衡；水平；测量力臂的长度；（2）大于；（4）2；（5）F₁L₁=F₂L₂；（6）a、杠杆自身重力；b、C．

点评 （1）杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便直接读出力臂．
（2）为得出普遍结论，应进行多次实验，测出多组实验数据．
（3）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．