Question

14．小明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．应将右端的平衡螺母向右调（选填“右”或“左”），使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便于测量力臂．

（2）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，如图乙所示，并测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中．

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

多次实验的目的是：使得出的结论更具有普遍性，使得杠杆平衡的条件是F₁L₁=F₂L₂．
（3）小红将图乙中右端的两个钩码取下，在此处改用弹簧测力计竖直向下拉，并使杠杆保持水平平衡．若每个钩码重0.5N，弹簧测力计的示数是1N．拉着弹簧测力计，逐渐向右倾斜沿虚线方向拉，并保持杠杆水平平衡，弹簧测力计的示数将变大．（选填“变大”、“不变”、“变小”）

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，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；杠杆在水平位置平衡时，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；
（2）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；
杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
（3）知道阻力、阻力臂和动力臂，利用杠杆的平衡条件求动力；
当把支点到作用点的连线作为动力臂（施力方向与连线垂直）时，动力臂最长、最省力（弹簧测力计示数最小）．

解答 解：
（1）由图可知杠杆左端下沉，则应将杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向右调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响；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；
（2）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．
根据以上数据得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂 （或F₁l₁=F₂l₂）
（3）由图知，若竖直向下施力，动力臂L₁=3，阻力臂L₂=2，阻力F₂=0.5N×3=1.5N，
因为杠杆在水平位置平衡，
根据F₁L₁=F₂L₂可得，
动力：F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1.5N×2}{3}$=1N；
保持弹簧测力计悬挂点不变，使其拉力方向斜向右下方，动力臂变短，根据F₁L₁=F₂L₂，弹簧测力计的示数变大．
故答案为：
（1）右；便于测量力臂；（2）使得出的结论更具有普遍性；F₁L₁=F₂L₂；（3）1；变大．

点评 考查杠杆的平衡条件及应用，本题中涉及实验到的注意事项很特殊，多次测量的目的不是为了减小误差而是为了总结普遍规律；
对于已经平衡的杠杆，改变条件后判断杠杆是否还能保持平衡，有两种方法：一是按力和力臂的乘积；二是按比例的方法．