Question

16．小芳和小紅一起做探究“杠桿平衡條件”的實驗：

（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時發現杠桿停在如圖甲所示的位置．小明將左端的平衡螺母向右調，小紅認為也可以將右端的平衡螺母向調右（選填“右”或“左”），使杠桿在水平位置平衡；
（2）在杠桿的兩端加掛鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖乙所示，多次實驗并把數據記錄在表格中，實驗時杠桿在水平位置平衡的目的是：便于測量力臂；多次實驗的目的是：多次測量得出的結論具有普遍性；

次數	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

（3）小芳根據以上數據得出杠桿平衡的條件是：F₁L₁=F₂L₂；
（4）乙圖中若杠桿右端不掛鉤碼，改用彈簧測力計在左端第3格處拉杠桿使其平衡．則最小拉力的方向為豎直向上；
（5）如圖丙，將彈簧測力計掛在杠桿右端第4格處向下方拉使杠桿平衡，當拉杠桿的力由向左下方逐漸變為向右下方拉的過程中，拉力的變化情況是D．（填選項符號）
A．逐漸變大      B．逐漸變小     C．先變大后變小     D．先變小后變大．

Answer 1

分析 （1）杠桿左端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，調節平衡螺母應使杠桿重心右移；
（2）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；
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歸納出物理規律；
（3）杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂（F₁×l₁=F₂×l₂）；
（4）杠桿在水平位置平衡，要使拉力最小，力臂應該最大，使力臂在杠桿上力臂最大．當杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上時，力臂在杠桿上．
（5）首先分析力臂的變化，再根據杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，分析拉力的變化．

解答 解：
（1）杠桿左端下沉，應將杠桿重心向右移，所以應將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調節；
（2）實驗過程中，在杠桿左右兩側分別掛上不同數量的鉤碼，應通過調節鉤碼的位置及數量使杠桿在水平位置平衡，這樣力臂恰好沿著桿的方向；目的是為了便于測量力臂；
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排除偶然性，尋找普遍規律．
（3）分析表格中的數據可得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂（F₁×l₁=F₂×l₂）；
（4）杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上，力臂最大，力最小．所以彈簧測力計在杠桿左端豎直向上拉杠桿，杠桿才能在水平位置平衡；
（5）當拉杠桿的力由向左下方逐漸變為向右下方拉的過程中，拉力的力臂逐漸變大；當拉力豎直向下時，力臂達到最大；當拉力逐漸變為向右下方拉的過程中，力臂又逐漸變小．綜上所述力臂的變化情況是先變大后變小；
根據杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，可知杠桿左邊的“阻力×阻力臂”不變，則右邊的動力和動力臂成反比，力臂的變化情況是先變大后變小，所以拉力的變化是先變小后變大．
故答案為：（1）右；（2）便于測量力臂；多次測量得出的結論具有普遍性；（3）F₁L₁=F₂L₂；（4）豎直向上；（5）D．

點評 此題是探究杠桿平衡條件的實驗，從杠桿的調平、實驗的操作、數據的分析、結論的得出等方面進行了考查．