Question

12．小明在探究杠桿的平衡條件的實驗中，以杠桿中點為支點．

（1）如圖甲所示，在調節好的杠桿兩邊掛上鉤碼后，杠桿又在水平位置平衡，記錄數據，根據這一次實驗數據，小明立即分析得出杠桿的平衡條件，小明這種做法的不足是：僅憑一次實驗的數據得出的結論具有偶然性．
（2）如圖乙所示，小明設計了兩種實驗方案：第一種，彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數為F₁；第二種，彈簧測力計傾斜拉，其讀數為F₂，兩次彈簧測力計讀數F₁＜（選填“＜”、“=”或“＞”）F₂；第二種實驗方案自找麻煩（選填“有必要”或“自找麻煩”），理由是不便于力臂的測量．
（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丙所示裝置進行探究，發現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水平平衡時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符，其原因可能是：杠桿的自重影響了杠桿平衡條件的探究．

Answer 1

分析 （1）本實驗中多次測量發現變化規律，為了使實驗結論具有普遍性；
（2）杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂；探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此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；
（3）圖丙中，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．

解答 解：
（1）只有一次實驗總結實驗結論是不合理的，一次實驗得出結論具有偶然性，要多進行幾次實驗，以避免偶然性；
（2）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此第一種實驗方案更方便，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，能從杠桿上直接讀力臂，而第二種不便于力臂的測量；因為第一方案的動力臂要大于第二種方案的動力臂，根據杠桿的平衡條件，在阻力和阻力臂都相同的情況下，動力臂越大的越省力，所以，F₁＜F₂；
（4）利用如圖丙所示裝置進行探究，杠桿的重心沒有通過支點，杠桿的自重對杠桿平衡有影響．
故答案為：（1）僅憑一次實驗的數據得出的結論具有偶然性；（3）＜；自找麻煩；不便于力臂的測量； （4）杠桿的自重影響了杠桿平衡條件的探究．

點評 本題考查了杠桿的平衡條件的實驗，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杠桿在水平位置平衡；初中物理實驗進行多次測量有些是為了求平均值，使測得的數據更準確，有些是為了尋找普遍規律，探究杠桿平衡的條件多次測量就是為了尋找普遍規律．