Question

15．實驗臺上有滿足實驗要求的器材：彈簧測力計1個，所受重力為1N的鉤碼 2個，帶支架的杠桿1個．杠 桿上相鄰刻度間距離均為0.05m，刻線上下靠近杠桿邊緣處均有圓形小孔，可用來掛鉤碼或彈簧測力計，如圖所示．請利用上述實驗器材，設計一個實驗證明：“杠桿在水平位置平衡時，如果動力臂L₁保持不變，則 F₁=k F₂ L₂”，式中F₁表示動力，k是常量，F₂表示阻力，L₂表示阻力臂．
請寫出實驗步驟，畫出實驗數據記錄表格．

Answer 1

分析 （1）把鉤碼看成阻力，把彈簧測力計施加的力看成動力，把一個鉤碼放在右側0.05m處，用彈簧測力計豎直向上拉，讀出彈簧測力計示數；保持彈簧測力計位置不變，改變鉤碼的位置多次測量；
（2）實驗中為了使實驗結論更具有普遍性，要進行多次實驗，所以實驗表格中要包括實驗次數、動力臂、阻力臂、動力、阻力和阻力臂的乘積．

解答 解：
實驗步驟：
①將帶支架的杠桿放在水平位置，調節杠桿使其水平平衡；
②將重力為1N的鉤碼（阻力F₂）掛在支點右側0.05m處（阻力臂L₂），將彈簧測力計的掛在支點右側的0.1m處豎直向上拉彈簧測力計，使杠桿水平平衡，讀出彈簧測力計的示數（動力F₁），將F₂、L₂、F₁的數據記錄在表格中；
③保持彈簧測力計的位置不動，將重為1N的鉤碼依次掛在支點右側0.1m、0.15m、0.2m、0.25m處，仿照步驟②再做4次，將F₂、L₂、F₁的數據記錄在表格中；
④保持彈簧測力計的位置不動，將兩個重為1N的鉤碼掛在支點右側0.05m處，豎直向上拉彈簧測力計，使杠桿水平平衡；將F₂、L₂、F₁的數據記錄在表格中．
⑤根據實驗數據計算出F₂與L₂的乘積，并記錄在表格中．
實驗數據記錄表格：

實驗次數	1	2	3	4	5	6
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
阻力臂與阻力的乘積F2L2/Ncm
動力F1/N

點評 本題實驗設計時注意兩點：一是分析實驗的條件動力臂和保持不變；二是為了使測得的數據更準確，應設計進行多次測量．