Question

3．甲、乙兩位同學做探究杠桿的平衡條件的實驗，以杠桿中心為支點，如圖甲、乙．
（1）若杠桿右端低左端高，為使其在水平位置上靜止，應將左端的平衡螺母向左調節．
（2）如圖甲，杠桿在水平位置平衡，記錄數據．根據這一次實驗數據，甲同學立即分析得出杠桿的平衡條件，這種做法的不足是：一次實驗次數太少，結論具有偶然性．
（3）如圖乙，乙同學設計兩種實驗方案：
第一種彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數為F₁；
第二種彈簧測力計傾斜拉，其讀數為F₂．
分析：第一（選填“一”或“二”）種實驗方案更方便；
同等條件下，兩次彈簧測力計讀數F₁＜（選填“＜”、“=”或“＞”）F₂．
（4）實驗結束后，乙同學提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”乙同學利用如圖丙裝置進行探究，發現當杠桿水平平衡時，與甲同學得出的杠桿平衡條件不相符，其可能的原因是：杠桿自身重力對實驗結論有影響．

Answer 1

分析 （1）在調節杠桿平衡時，應將平衡螺母向較高的一端調節；
（2）初中物理用實驗探究物理問題時要進行多次實驗，有的是為了多次測量求平均值來減小誤差；有的是多次測量發現變化規律；有的是為了使實驗結論具有普遍性；
（3）杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂；探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，斜拉時，力臂變小力變大；
（4）圖丙中，支點位于動力和阻力的右側，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉動產生了影響．

解答 解：（1）若杠桿右端低左端高，說明右端偏重，應將平衡螺母向較高的一端調節，即將左邊或右邊的平衡螺母向左端調節，使杠桿在水平位置平衡；
（2）只根據一次實驗的數據總結得出實驗結論是不合理的，一次實驗很具有偶然性，要多進行幾次實驗，避免偶然性；
（3）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，若力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此第一種實驗方案更方便；
第二種方案中，彈簧測力計傾斜拉，動力臂減小，根據杠桿的平衡條件，在阻力和阻力臂都相同的情況下，動力臂減小，則動力增大，所以，F₁＜F₂；
（4）圖丙中，杠桿的重心不在支點上，杠桿的重力對杠桿轉動產生了影響，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數值偏大．
故答案為（1）左；（2）一次實驗次數太少，結論具有偶然性；（3）一；＜；（4）杠桿自身重力對實驗結論有影響．

點評 本題重點考查探究杠桿平衡條件的實驗調平和操作，要求平時做實驗時多加注意，鍛煉自己的實驗操作能力．