Question

9．小红、小明和小燕一起探究杠杆平衡条件的实验：
（1）实验前，调节杠杆在水平位置平衡．然后在杠杆的两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图甲所示，并测出力臂．多次实验并记录数据．
多次实验的目的是：寻求普遍规律，使得出的结论更具有普遍性．

（2）小红将图甲中杠杆两侧的钩码各取下一个，杠杆会左侧下降（选填“右侧下降”或“左侧下降”）．
（3）小明在实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代右侧的钩码继续探究，如图乙所示，他这样做的最终目的是C．
A．便于直接读出拉力的大小     B．便于测量力臂的大小     C．便于正确认识力臂
（4）小燕通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系．实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L₁和动力F₁的数据，并利用实验数据绘制了F₁与L₁的关系图象，如图丙所示．请根据图象推算，当L₁为0.1m时，F₁为6N．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）当左右两侧力与力臂的乘积不相等时，杠杆会转动，直到在新的位置找到平衡；
（3）从支点到力的作用线的距离叫力臂．杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F₁l₁=F₂l₂；
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，故据杠杆的平衡条件分析即可解决．

解答 解：（1）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归纳出物理规律，使结论具有普遍性．
（2）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得：
杠杆在水平位置平衡时：左边=3G×2L=6GL；
右边=2G×3L=6GL；
如果在两侧钩码下再各取下一个相同的钩码后：左边=2G×2L=4GL；
右边=G×3L=3GL；
杠杆不再水平平衡，左边会下沉．
（3）从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计拉，若弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，根据杠杆的平衡条件，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识；
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F₁L₁=F₂L₂可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F₂L₂=F₁L₁=0.2m×3N=0.6N•m；
故若当L₁为0.1m时，F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.6N•m}{0.1m}$=6N．
故答案为：（1）寻求普遍规律，使得出的结论更具有普遍性；（2）左侧下降；（3）C；（4）6．

点评 合理运用杠杆平衡条件进行分析，同时明确拉力倾斜时力臂会变小，这也是我们在实验中应该注意的细节．