Question

9．在“研究杠桿平衡條件”的實驗時：

（1）在調(diào)節(jié)杠桿平衡的過程中，發(fā)現(xiàn)杠桿的右端翹起，如圖1所示，則應(yīng)將左端的螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)．使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是在杠桿上直接讀出力臂的值．
（2）甲同學(xué)把作用在杠桿左端的鉤碼的重力作為動力，作用在杠桿右端的鉤碼的重
力作為阻力，按照正確的操作步驟，進(jìn)行了三次實驗（見如圖3），當(dāng)杠桿平衡時，測得的實驗數(shù)據(jù)如表所示：（杠桿上每小格表示5厘米，每個鉤碼重為1牛頓）

實驗序號	動力F1（牛）	動力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	1	10	2	5
2	2	15	3	10
3	4

（a）請在如表中，幫助該同學(xué)將第3次實驗數(shù)據(jù)完整地填入表格內(nèi)．
（b）通過比較動力乘動力臂和阻力乘阻力臂的值，可得出的初步結(jié)論是：在杠桿平衡時，動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂．
（3）有一位同學(xué)用這個杠桿按照如圖2那樣做實驗．調(diào)整左邊鉤碼的個數(shù)和懸掛位置，使杠桿平衡，讀出彈簧秤的示數(shù)F₁，鉤碼重F₂，以及由支點到這兩個力的作用點的距離OA、OB．他將所得數(shù)據(jù)直接代入杠桿的平衡條件數(shù)學(xué)式中，發(fā)現(xiàn)  F₁•OA和 F₂•OB兩者并不相等．請幫助這位同學(xué)分析問題所在：
彈簧測力計沒有沿豎直方向拉，OA不是F₁對應(yīng)的力臂．

Answer 1

分析 （1）杠桿右端翹起，說明杠桿的重心在支點左側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心右移；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）①根據(jù)圖3第3次實驗中鉤碼的數(shù)量和位置進(jìn)行解答；
③計算F₁L₁和F₂L₂得出杠桿的平衡條件；
（3）理解力臂概念，支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂；支點到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂；OA大于F₁的力臂L₁，L₂=OB，因F₁L₁=F₂L₂，所以F₁•OA＞F₂•OB．

解答 解：
（1）杠桿右端翹起，應(yīng)將杠桿重心向右移，所以應(yīng)將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；
當(dāng)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(biāo)尺刻度上直接讀出來；
（2）（a）杠桿上每小格表示5cm，每個鉤碼重為1N，由圖3的第3次實驗可知：動力臂為5cm，阻力為1N，阻力臂為20cm；
（b）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)₁L₁和F₂L₂的乘積相等，可得出結(jié)論為，杠桿平衡時，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂；
（3）因杠桿處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)₂L₂=F₁L₁，又因水平，L₂=OB，而F₁斜向下拉，L₁為O點到F₁作用線垂直距離，使得L₁＜OA，所以F₁•OA＞F₂•OB．
故答案為：（1）右；水平； 在杠桿上直接讀出力臂的值；
（2）（a）5；1；20；動力乘動力臂；（b）阻力乘阻力臂；在杠桿平衡時，動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂；
（3）彈簧測力計沒有沿豎直方向拉，OA不是F₁對應(yīng)的力臂．

點評 此題是探究杠桿平衡條件實驗，考查了杠桿的調(diào)節(jié)及對實驗數(shù)據(jù)的分析，同時考查了對杠桿平衡條件的應(yīng)用．