Question

16．小芳和小红一起做探究“杠杆平衡条件”的实验：

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置．小明将左端的平衡螺母向右调，小红认为也可以将右端的平衡螺母向调右（选填“右”或“左”），使杠杆在水平位置平衡；
（2）在杠杆的两端加挂钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图乙所示，多次实验并把数据记录在表格中，实验时杠杆在水平位置平衡的目的是：便于测量力臂；多次实验的目的是：多次测量得出的结论具有普遍性；

次数	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

（3）小芳根据以上数据得出杠杆平衡的条件是：F₁L₁=F₂L₂；
（4）乙图中若杠杆右端不挂钩码，改用弹簧测力计在左端第3格处拉杠杆使其平衡．则最小拉力的方向为竖直向上；
（5）如图丙，将弹簧测力计挂在杠杆右端第4格处向下方拉使杠杆平衡，当拉杠杆的力由向左下方逐渐变为向右下方拉的过程中，拉力的变化情况是D．（填选项符号）
A．逐渐变大      B．逐渐变小     C．先变大后变小     D．先变小后变大．

Answer 1

分析 （1）杠杆左端下沉，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；
（2）使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律；
（3）杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F₁×l₁=F₂×l₂）；
（4）杠杆在水平位置平衡，要使拉力最小，力臂应该最大，使力臂在杠杆上力臂最大．当杠杆在水平位置平衡，力竖直作用在杠杆上时，力臂在杠杆上．
（5）首先分析力臂的变化，再根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，分析拉力的变化．

解答 解：
（1）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；
（2）实验过程中，在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，应通过调节钩码的位置及数量使杠杆在水平位置平衡，这样力臂恰好沿着杆的方向；目的是为了便于测量力臂；
探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据排除偶然性，寻找普遍规律．
（3）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F₁×l₁=F₂×l₂）；
（4）杠杆在水平位置平衡，力竖直作用在杠杆上，力臂最大，力最小．所以弹簧测力计在杠杆左端竖直向上拉杠杆，杠杆才能在水平位置平衡；
（5）当拉杠杆的力由向左下方逐渐变为向右下方拉的过程中，拉力的力臂逐渐变大；当拉力竖直向下时，力臂达到最大；当拉力逐渐变为向右下方拉的过程中，力臂又逐渐变小．综上所述力臂的变化情况是先变大后变小；
根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，可知杠杆左边的“阻力×阻力臂”不变，则右边的动力和动力臂成反比，力臂的变化情况是先变大后变小，所以拉力的变化是先变小后变大．
故答案为：（1）右；（2）便于测量力臂；多次测量得出的结论具有普遍性；（3）F₁L₁=F₂L₂；（4）竖直向上；（5）D．

点评 此题是探究杠杆平衡条件的实验，从杠杆的调平、实验的操作、数据的分析、结论的得出等方面进行了考查．