Question

11．在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

（1）杠杆组装完毕静止时如图甲所示．为使杠杆在水平位置平衡，可将杠杆左端螺母向右（选填“左”或“右”）边旋一些．
（2）杠杆调好后，第一组同学按图乙进行实验，第二组同学按图丙进行实验．同学们讨论后一致认为第二组实验更利于实验进行，理由是便于测量力臂；此时乙、丙两图中杠杆平衡时测力计的示数F₁′小于F₁（选填“大于”、“小于”、“等于”）．
（3）按丙图进行实验，实验记录的数据如表中所示，收集多组数据的目的是寻找普遍规律；实验得到的结论是F₁L₁=F₂L₂（用字母符合表示）．

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	0.5	10	1	5
2	0.5	15	1.5	5
3	1.5	20	3	10
4	2	20	4	10

（4）请你写出一个利用杠杆原理工作的测量工具：天平．

Answer 1

分析 （1）在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端调节；
（2）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；
利用杠杆平衡条件判定图乙和图丙中两个力的大小；
（3）实验中收集多组数据可寻找普遍规律；根据力与力臂的乘积，最终可得出杠杆的平衡条件；
（4）天平是等臂杠杆，天平平衡时，左盘物体的质量等于右盘砝码的质量和游码的质量之和．

解答 解：
（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；
（2）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，因此丙实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，便于测量力臂；
图乙与图丙相比，阻力和阻力臂不变，动力臂变短，根据杠杆平衡条件可知，动力变大，即F₁′＜F₁；
（3）在实验中，为避免实验结论的片面性、偶然性，要多做几次实验，对数据进行分析从而得到普遍性的规律；
分别计算动力和动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积，可以发现杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F₁•l₁=F₂•l₂．
（4）天平的实质是等臂杠杆，所以物体质量等于砝码总质量与游码所对刻度之和．
故答案为：（1）右；（2）便于测量力臂；小于；（3）寻找普遍规律；F₁L₁=F₂L₂；（4）天平．

点评 本题考查了杠杆平衡的条件，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．
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．