Question

19．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(cè)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：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂．他這樣得出的結(jié)論是否合理？不合理；為什么？只通過(guò)一次測(cè)量，數(shù)據(jù)具有偶然性，不具備普遍性
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)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(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原實(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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩種方案）
①在右端4處掛3個(gè)鉤碼②在右端6處掛2個(gè)鉤碼
（4）杠桿不處于水平位置能否平衡？甲乙意見(jiàn)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．
甲認(rèn)為杠桿平衡不一定是水平的，這種說(shuō)法對(duì)嗎？對(duì)（選填對(duì)或錯(cuò)），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(shuō)明理由：乙實(shí)驗(yàn)方案好；理由是方便讀取力臂．

Answer 1

分析 （1）杠桿右端下沉，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左移，這一調(diào)節(jié)過(guò)程的目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響；杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來(lái)；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律；
（3）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；根據(jù)杠桿平衡的條件可解決題目
（4）用實(shí)驗(yàn)探究物理問(wèn)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

解答 解：（1）杠桿重心左移，應(yīng)將平衡螺母（左端和右端的均可）向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點(diǎn)處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái)；
（2）杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂（或F₁L₁=F₂L₂），只通過(guò)一次測(cè)量，數(shù)據(jù)具有偶然性，不具備普遍性；
（3）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，則有4個(gè)×3格=3個(gè)×4格=2個(gè)×6格；
（4）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂大小，同時(shí)杠桿的重心通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響．
故答案為：（1）左；（2）動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；不合理；只通過(guò)一次測(cè)
量，數(shù)據(jù)具有偶然性，不具備普遍性；（3））①在右端4處掛3個(gè)鉤碼；②在右端6處掛2個(gè)鉤碼；（4）對(duì)；乙；方便讀取力臂．

點(diǎn)評(píng) 調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡和調(diào)節(jié)天平橫梁平衡的操作方法是相同的，都是將平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)．