Question

20．小明在探究“杠桿平衡條件”實驗中
（1）實驗前，如果杠桿的左端向下傾斜，右端平衡螺母應向右端調節，或者左端平衡螺母應向右端調節，使杠桿在水平位置平衡，其目的是便于測量力臂；避免杠桿自重對實驗的影響．
（2）杠桿平衡后，小明在圖甲所示的A位置掛上兩個鉤碼，可在B位置掛上4個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡．接這改變鉤碼數或者移動A、B位置多次實驗，收集多組數據其目的是使結論具有普遍性；實驗得到的結論是F₁L₁=F₂L₂（用字母符號表示）．
（3）他改用彈簧測力計在圖乙所示的C位置斜向下拉，若每個鉤碼重2N．當杠桿在水平位置平衡時，測力計的示數將大于（選填“大于”、“等于”或“小于”）2N．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止狀態或勻速轉動狀態時，杠桿處于平衡狀態，調節杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
（2）設杠桿每格的長度為L，每個鉤碼重為G，左側A點力與力臂的乘積為4GL；要使杠桿平衡，右側B點力與力臂的乘積也應為4GL；實驗時，如果只用一組數據得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數據找普遍規律從而得出杠桿平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂；
（3）探究“杠桿平衡條件”的實驗，主要測量的量有兩端力的大小，和力臂的長短．這里的力是鉤碼的重力，方向是豎直向下的，而力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，因此當力臂在水平方向時，力臂最長，斜向下拉，力臂變小，力變大．

解答 解：（1）杠桿左端低、右端高，杠桿重心應右移，應將平衡螺母（左端和右端）向右調節，直至杠桿在水平位置平衡；杠桿只有在水平位置平衡時，杠桿本身才與豎直向下的重力方向垂直，此時的力臂正好在杠桿上，是杠桿的長度，測量起來力臂非常方便，同時，重力作用線過支點，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
（2）設杠桿每格的長度為L，每個鉤碼重為G，左側A點力矩為2G×2L=4GL；右側B點力臂為L，要使杠桿平衡，所以，需在B點掛4個鉤碼，即4G×L=4GL；
探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數據歸納出物理規律，使結論具有普遍性；
通過實驗得出杠桿平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂；
（3）力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，因此當力臂在水平方向時，力臂最長，斜向下拉，力臂變小，力變大，因此彈簧測力計在圖乙所示的C位置斜向下拉，當杠桿在水平位置平衡時，測力計的示數將大于2N．
故答案為：（1）右； 右；水平；便于測量力臂；避免杠桿自重對實驗的影響；（2）4；使結論具有普遍性；F₁L₁=F₂L₂；（3）大于．

點評 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
（2）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就是為了尋找普遍規律．