Question

3．如圖所示是某實驗小組探究杠桿平衡條件的情景：

（1）在實驗前（圖甲），若右端下傾，則應調節右端螺母向左移動，使杠桿在水平位置平衡；這樣使杠桿在水平位置平衡的好處是消除杠桿自身重力對杠桿平衡的影響．
（2）只有5個相同鉤碼，在如圖乙所示的位置掛2個1N的鉤碼，要使杠桿平衡，在圖上用一種方法使杠桿平衡，畫出鉤碼的位置．
（3）如果不掛鉤碼來使杠桿平衡，而是在左端A點施加一個力使杠桿平衡，如圖丙所示，則力的大小是1.5N，畫出力的示意圖．
（4）在探究杠桿平衡條件時，實驗中改變支點兩側的鉤碼位置和個數，使杠桿平衡，應該要多做幾次實驗，并對多次數據進行分析，這樣做的目的是使實驗結論具有普遍性．
（5）在每次實驗中，都要使杠桿在水平位置上平衡，目的是便于測量力臂．

Answer 1

分析 （1）在調節杠桿平衡時，哪端高，平衡螺母向哪端調節；調節杠桿在水平位置平衡，這一調節過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產生影響；
（2）實驗中要根據杠桿的平衡條件計算，杠桿處于平衡狀態，在左邊的阻力與阻力臂不變的條件，求出動力不同時所對應的動力臂，這幾種情況都可以是杠桿平衡的方案；
（3）根據杠桿的平衡條件，確定在杠桿左側A點用一個動力使杠桿平衡的力的方向和大小；
（4）為得出普遍結論，應進行多次實驗，測出多組實驗數據；
（5）杠桿在水平位置平衡，使杠桿在水平位置平衡的目的是為了便于測量力臂．

解答 解：
（1）杠桿右端下傾，則左端較高，不管調節哪端的平衡螺母，都是將平衡螺母應向左端調節；直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就可忽略杠桿的自重對實驗的影響；
（2）一個鉤碼的重是1N，設杠桿一個小格是L，
根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，左邊=2N×3L=6NL，
由杠桿的平衡條件可知：杠桿平衡時，右邊：F₁L₁=6NL；
由題干可知：鉤碼最多可用3個，L₁≤6；
即：一是F₁=3N，L₁=2L；二是F₁=2N，L₁=3L；三是F₁=1N，L₁=6L；
所以上面的條件的實驗方案還有三種；其中一種方案如圖：

（3）根據杠桿平衡條件可知，杠桿左側F₁L₁=F₂L₂可知；F_A=$\frac{2N×3L}{4L}$=1.5N，因為兩個力在杠桿支點的同一測，所以兩個力的方向相反，所以在A的最小力與杠桿垂直向上，如下圖：

（4）做多次實驗，測出多組實驗數據的目的是：避免實驗的偶然性和結論的片面性，得出普遍結論；
（5）每次實驗中，都要使杠桿在水平位置上平衡，力與杠桿垂直，力臂在杠桿上，可以直接讀取力臂大小，便于測量力臂．
故答案為：（1）左；消除杠桿自身重力對杠桿平衡的影響；（2）見上圖；（3）1.5N；見上圖；（4）使實驗結論具有普遍性；（5）便于測量力臂．

點評 本題考查了杠桿的調節、杠桿平衡條件的應用等問題，杠桿在水平位置平衡時，一方面可以避免杠桿自重對杠桿平衡的影響，另一方面便于測量力臂；為得出普遍結論，應進行多次實驗，測出多組實驗數據．