Question

5．如圖1所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測力計(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，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉．此時(shí)，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，達(dá)到水平平衡狀態(tài)．
（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在原位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂．他這樣得出的結(jié)論為什么不合理？用實(shí)驗(yàn)來探究物理規(guī)律時(shí)，只有一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性．

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：“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？”于是小組同學(xué)利用如圖2所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自身重力對實(shí)驗(yàn)結(jié)論有影響．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)只有8個(gè)相同的鉤碼，杠桿上每格等距，如圖1，當(dāng)在A點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼時(shí)，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？（請?jiān)O(shè)計(jì)一種方案）第三格掛4個(gè)（或第四格掛3個(gè)）；
（5）杠桿不處于水平位置能否平衡？甲乙意見不同．甲認(rèn)為能平衡．于是他讓每次杠桿傾斜時(shí)靜止，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)也得出了杠桿平衡條件．
甲這種方案與乙讓杠桿在水平位置做實(shí)驗(yàn)的方案相比較，你認(rèn)為哪個(gè)實(shí)驗(yàn)方案好，并說明理由：乙實(shí)驗(yàn)方案好；理由是便于測量力臂．

Answer 1

分析 （1）杠桿傾斜時(shí)，杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端，左、右兩端的螺母（或一端的螺母）要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié)；實(shí)驗(yàn)前先要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這是為使杠桿所受的重力通過支點(diǎn)，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉(zhuǎn)動(dòng)的影響；調(diào)節(jié)好以后，仍要使杠桿在水平位置平衡，是為了便于測量力臂的長度；
（2）用實(shí)驗(yàn)探究物理問題時(shí)，要多進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn)，總結(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論才具有普遍性，避免偶然性．
（3）圖中，支點(diǎn)位于動(dòng)力和阻力的右側(cè)，彈簧測力計(jì)不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響．
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．
（5）探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，同時(shí)消除杠桿重對杠桿平衡的影響．
杠桿在水平位置平衡時(shí)，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．

解答 解：（1）杠桿右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；使杠桿平衡的目的有兩個(gè)：一是避免杠桿重力對杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的影響；二是便于測量力臂的長度；
（2）小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂；
實(shí)驗(yàn)中只有一次實(shí)驗(yàn)就總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)論很具有偶然性，不具有普遍性，因此這樣得出的結(jié)論不合理．
（3）圖2中，杠桿的重心不在支點(diǎn)上，杠桿自身的重力對杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計(jì)算出來的數(shù)值偏大．
（4）設(shè)一個(gè)鉤碼重為G，一格為L，
根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，則有4G×3L=3G×4L，故可在右端第3格處掛4個(gè)鉤碼或右端4處掛3個(gè)鉤碼．
（5）只要杠桿的動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，杠桿就能平衡，杠桿平衡不一定在水平位置，在其它位置，杠桿也可以平衡，甲的說法是正確的；
杠桿在水平位置平衡，力與杠桿垂直，力臂在杠桿上，力臂等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，便于測量力臂大小，同時(shí)消除杠桿重對杠桿平衡的影響，便于實(shí)驗(yàn)操作與測量；由此可見，杠桿在水平位置平衡好，即乙的實(shí)驗(yàn)方案好．
故答案為：（1）左；（2）F₁L₁=F₂L₂；用實(shí)驗(yàn)來探究物理規(guī)律時(shí)，只有一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性；（3）杠桿自身重力對實(shí)驗(yàn)結(jié)論有影響；（4）第三格掛4個(gè)（或第四格掛3個(gè)）；（5）乙；便于測量力臂．

點(diǎn)評 （1）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；
（2）初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測量有些是為了求平均值，使測得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探究杠桿平衡的條件多次測量就是為了尋找普遍規(guī)律．