Question

4．如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉．此时，应把杠杆两端的平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平位置静止，达到平衡状态．这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量力臂．
（2）实验结束后，小明提出了新的探究问题：
“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因是：杠杆自重的影响．
（3）如图丙所示，杠杆在水平位置处于平衡状态，杠杆上每格均匀等距，每个钩码都相同．下列四项操作中，会使杠杆左端下倾的是B
①在杠杆的两侧同时各减掉一个钩码；
②在杠杆的两侧钩码下同时各加挂一个相同的钩码；
③将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一个小格；
④将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格．
A．①③B．②④C．②③D．①④
（4）小明还发现：在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：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．下列能帮助他得出正确结论的操作是B
A．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉
B．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉
C．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉
D．增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性．

Answer 1

分析 （1）为了便于测量力臂，在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端进行调节，使其在水平位置平衡；
（2）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；杠杆的重心过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
（3）要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比．动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F₁•L₁=F₂•L₂，该题是要求杠杆的左端下倾．也就是动力×动力臂＞阻力×阻力臂；
（4）杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．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）杠杆右端下沉，则左端上翘，应将平衡螺母向左调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态．这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量力臂；
（2）如图2示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响；
（3）由杠杆的平衡条件可知，当动力×动力臂＞阻力×阻力臂时，就会满足杠杆左端下倾．
①杠杆两侧同时减掉一个钩码，左边：G×3L，右边：2G×2L，右边下倾．
②在两侧钩码下同时各加挂一个相同的钩码；左边：3G×3L，右边：4G×2L，左边下倾．
③将两侧的钩码同时各向外移动一个小格，左边：2G×4L，右边：3G×3L，右边下倾．
④将两侧的钩码同时各向内移动一个小格，左边：2G×2L，右边：3G×L，左边下倾．
符合要求的是②④，故选B；
（4）“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”，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B、去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉；故选B．
故答案为：（1）左；力臂；（2）杠杆自重的影响；（3）B；  （4）B．

点评 初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确，有些是为了寻找普遍规律，探究杠杆平衡的条件就是为了寻找普遍规律．总之实验题的评价应注意观察（1）实验次数是否在三次以上；（2）实验数据是否过于特殊；（3）实验操作是否规范等．