Question

10．在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿：（杠桿上每小格長(zhǎng)為2cm）、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)．
（1）實(shí)驗(yàn)前，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時(shí)杠桿處于平衡（選填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，主要是為了便于讀出力臂，因此應(yīng)將如圖甲所示杠桿左端的平衡螺母適當(dāng)往右（選填“左”或“右”）調(diào)．
（3）杠桿在水平位置平衡后，小明在杠桿A點(diǎn)處掛上2個(gè)鉤碼，做為動(dòng)力F₁，B點(diǎn)處掛上l個(gè)鉤碼，做為阻力F₂，杠桿恰好在水平位置平衡，如圖乙所示，分別測(cè)量出兩個(gè)力的力臂L₁和L₂，計(jì)算后發(fā)現(xiàn)：F₁*L₁=F₂*L₂，便得出杠桿的平衡條件是：F₁*L₁=F₂*L₂．但小紅認(rèn)為小明這種實(shí)驗(yàn)處理方法是不完善的，理由是實(shí)驗(yàn)結(jié)論不具普遍性，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)．
（4）在圖丙所示的裝置中，每個(gè)鉤碼重0.5N，杠桿上每格等距．小明在圖甲B處施加一個(gè)豎直方向的力F1，使杠桿在水平位置平衡，則力F₁的方向豎直向上，大小為1.5N．
（5）接著，小明提出新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明利用如圖丁所示裝置進(jìn)行探究，在杠桿D點(diǎn)處掛上2個(gè)鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)在C點(diǎn)處豎直向上拉使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖甲所示，則彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是3.3 N．
（6）以彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為動(dòng)力F₁，鉤碼重力為阻力F₂，多次調(diào)整力和力臂的大小進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)：F₁L₁總是大于F₂L₂，其原因主要是受杠桿自重作用的影響．
（7）若此時(shí)將彈簧測(cè)力計(jì)沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，杠桿始終保持水平平衡，則測(cè)力計(jì)的讀數(shù)將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)；
（2）杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；要使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)；
（3）在探究性實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，尋找普遍規(guī)律，避免結(jié)論的偶然性；
（4）設(shè)一格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件，求出B點(diǎn)施加的力，并確定其方向；
（5）認(rèn)清測(cè)力計(jì)的量程和分度值，根據(jù)指針的位置讀數(shù)；
（6）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂大��；杠桿的重心過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響；
（7）彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉杠桿時(shí)，力臂在杠桿上，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉杠桿時(shí)，力臂變短，阻力、阻力臂不變，動(dòng)力臂變短，動(dòng)力變大．

解答 解：（1）杠桿靜止在如圖甲所示位置，杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)；
（2）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，目的是便于從杠桿上測(cè)量力臂，同時(shí)是為了讓杠桿的重心在支點(diǎn)上，可避免杠桿自重的影響；杠桿的右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動(dòng)；
（3）小明僅憑一次測(cè)量就得出杠桿平衡條件，這種實(shí)驗(yàn)處理方法是不完善的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)次數(shù)過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性，應(yīng)該改變動(dòng)力或阻力的方向進(jìn)行多次測(cè)量，尋找普遍規(guī)律，以避免偶然性；
（4）由杠桿平衡的條件F₁L₁=F₂L₂可得，F(xiàn)₁×4L=4×0.5N×3L；
所以F₁=1.5N，方向豎直向上；
（5）由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的刻度值為0.1N，指針在3N以下三格處，示數(shù)為3.3N；
（6）用如圖丙所示裝置進(jìn)行探究，杠桿的重心沒(méi)有通過(guò)支點(diǎn)，杠桿的自重對(duì)杠桿平衡有影響；
（7）彈簧測(cè)力計(jì)沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，杠桿始終保持水平平衡，阻力和阻力臂一定，動(dòng)力臂減小，根據(jù)杠桿平衡條件，動(dòng)力將增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將逐漸增大．
故答案為：（1）平衡；（2）便于讀出力臂；右；（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論不具普遍性，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)；（4）豎直向上；1.5；（5）3.3；（6）杠桿自重；（7）增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從原理到實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)分析等，考查較為全面，是我們應(yīng)該掌握的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)．