Question

5．某班物理實驗小組做探究杠桿平衡條件的實驗：
（一）小明所在的物理實驗小組
（1）實驗時，為了方便對力臂的測量，小明先調節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；
（2）實驗中，在杠桿上的A點掛四個重均為0.5N的鉤碼，用調好的彈簧測力計豎直向上拉杠桿上的B點，使杠桿水平平衡，如圖甲所示，測力計的示數(shù)是1N；如果將測力計沿圖中虛線方向拉，仍使杠桿在水平位置平衡，則測力計的示數(shù)將變大（選填“變大”“不變”或“變小”）．

（3）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖乙所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是沒有考慮杠桿自重的影響．
（二）小華所在的物理實驗小組
（4）小華所在的物理實驗小組的同學，利用如圖丙所示的裝置，在杠桿支點的兩邊分別掛上鉤碼來探究杠桿的平衡條件，實驗中測得的數(shù)據如表所示．有的同學按現(xiàn)有方案得出如下結論：“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”．這個結論與杠桿平衡條件不符，原因是實驗過程中B（填字母）．
A．沒有改變力的大小
B．沒有改變力的方向
C．沒有改變力的作用點
D．實驗次數(shù)較少，結論具有偶然性．
（5）小華又思考了一個新的問題，她想：假如王亞平的太空授課，也用圖丙裝置探究該實驗，那么王亞平不能（填：能、不能）完成，理由鉤碼失重．

測量序號	動力F1/N	動力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	1	20	2	10
2	2	15	1.5	20
3	3	5	1	15

Answer 1

分析 （1）杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．
（2）由杠桿平衡條件可算出拉力大�。粡椈蓽y力計斜拉時，拉力力臂變小，拉力變大．
（3）圖乙中，支點位于動力和阻力的右側，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉動產生了影響．
（4）從支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．
（5）如果失重，原來受重力影響的實驗，都將無法完成．

解答 解：（1）實驗時，為了方便對力臂的測量，小明先調節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂等于支點到力的作用線的距離，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來．
（2）由圖可知，根據杠桿平衡條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，4×0.5N×4格=F×8格，所以拉力大小為F=$\frac{2N×4}{8}$=1N；
彈簧測力計斜拉時，阻力及阻力臂不變，拉力力臂變小，根據杠桿平衡條件可知拉力變大．
（3）圖乙中，杠桿的重心不在支點上，杠桿自身的重力對杠桿轉動產生了影響，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數(shù)值偏大．
（4）“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，也就是實驗過程中沒有改變動力或阻力的方向．故選項A、C、D錯誤，選項B正確．
（5）杠桿依據的原理是F₁L₁=F₂L₂，F(xiàn)=G，如果完全失重，則鉤碼重力為零，因此王亞平的太空授課，也用圖丙裝置探究該實驗，那么王亞平不能完成，
故答案為：（1）水平；（2）1；變大；（3）沒有考慮杠桿自重的影響；（4）B；（5）不能；鉤碼失重．

點評 本題主要考查的是學生對器材的操作和杠桿平衡條件的理解和掌握，杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應首先調節(jié)杠桿在水平位置平衡，減小了杠桿的自重對實驗的影響，便于測量力臂．