Question

3．小明和同学在玩跷跷板游戏时，发现为使跷跷板匀速转动，体重较轻一方通常会远离跷跷板的中心，大家在充分观察和讨论之后，决定探究杠杆的平衡条件．
（1）小梅组提出的猜想是：动力+动力臂=阻力+阻力臂；
小亮组提出的猜想是：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
小明组提出的猜想是：“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；
小刚提醒小梅组的同学，他们的猜想是错误的，其理由是力和力臂是不同的物理量，不能相互加减．
（2）实验前没挂钩码时，杠杆的平衡位置如图甲所示，此时应将左端的平衡螺母向右旋一些（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡．
（3）小亮想用弹簧测力计和钩码进行实验，设计实验时提出了两种方案：一种按图乙进行实验，一种按图丙进行实验，你认为哪个实验方案更好，请你说明理由：乙；便于从杠杆上直接读取力臂．

实验序号	动力F1（N）	支点到动力作用点的距离L1（cm）	阻力F2（N ）	支点到阻力作用点的距离L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4

（4）小明用丁图中的装置完成了三次实验，根据表一中的数据得出“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”的结论验证了自己组的猜想，但与其他组交流讨论以后发现这一结论并不可靠．除了参考表二小组梅组的数据进行再次实验．请你对小明组的实验提出进一步改进措施去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉．
表2

实验序号	动力（N）	动力臂L1（cm）	阻力F2（N ）	阻力臂L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4
3	2	2	2	2

Answer 1

分析 （1）杠杆的平衡条件：F₁l₁=F₂l₂；
（2）杠杆左端低右端高，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，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；
（3）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来．
（4）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．力臂不一定是支点到力作用点的距离．探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；为得出普遍结论，用弹簧测力计拉杠杆，使力与杠杆不垂直，多做几次实验，得出实验结论．

解答 解：
（1）力和力臂是不同的物理量，不能相加减，故小梅组的猜想一定是错误的；
（2）图甲中杠杆左端低右端高，说明杠杆的重心在支点左侧，要杠杆的重心右移应将平衡螺母向右调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；
（3）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此第二组实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，力臂可以从杠杆上直接读取；
（4）由实验装置可知，小明的“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”的结论，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，此时的力臂正是支点到力作用点的距离．为得出普遍正确的结论，应改变力的方向使力臂不等于支点到力作用点的距离，多做几次实验，得出实验结论，故正确的实验操作应该是：去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉．
故答案为：（1）力和力臂是不同的物理量，不能相互加减；
（2）右；
（3）乙；便于从杠杆上直接读取力臂；
（4）去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉．

点评 本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，要求平时做实验时多加注意，锻炼自己的实验操作能力．