Question

12．小明和同學在玩蹺蹺板游戲時，發現為使蹺蹺板勻速轉動，體重較輕一方通常會遠離蹺蹺板的中心，大家在充分觀察和討論之后，決定探究杠桿的平衡條件．
（1）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿的平衡位置如圖所示，此時應將左端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調，使杠桿在水平位置平衡．
（2）小明想用彈簧測力計和鉤碼進行實驗，設計實驗時提出了兩種方案：一種按圖乙進行實驗，一種按圖丙進行實驗，你建議他使用哪個實驗方案？說明你的理由：乙，便于從杠桿上直接讀取力臂．
（3）小明組根據表一的實驗數據，得出了杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂．
（4）小亮組用丁圖中的裝置完成了三次實驗，根據表二中的數據得出“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”的結論，與其他組交流討論后，認為剛才的實驗設計有片面性，于是他們修改實驗方案，再次探究，請你對小亮組的實驗提出進一步改進措施去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉，記錄數據，進行總結．
表一

實驗序號	動力（N）	動力臂L1（cm）	阻力F2（N　）	阻力臂L2（cm）
1	2	4	2	4
2	4	6	3	8
3	6	1	2	3

表二

實驗序號	動力F1（N）	支點到動力作用點的距離L1（cm）	阻力F2（N　）	支點到阻力作用點的距離L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4
3	2	3	3	2

Answer 1

分析 （1）杠桿左端低右端高，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，這一調節過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產生影響；
（2）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
（3）先將數據中的各自的力與力臂相乘，然后分析實驗數據，找出關系式
（4）從支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．力臂不一定是支點到力作用點的距離．探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂，同時杠桿的重心通過支點，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響；為得出普遍結論，用彈簧測力計拉杠桿，使力與杠桿不垂直，多做幾次實驗，得出實驗結論．

解答 解：（1）杠桿左端低右端高，說明杠桿的重心在支點左側，要使杠桿重心右移，應將平衡螺母向右調節，直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿自重對實驗的影響；
（2）力臂等于支點到力的作用線的距離，杠桿在水平位置平衡，當力的方向與杠桿垂直時，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此圖乙的實驗設計好，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，力臂直接從杠桿上直接讀取；
（3）先將數據中各自的力與力臂相乘，然后分析實驗數據，可得出杠桿的平衡條件為：F₁l₁=F₂l₂（或 動力×動力臂=阻力×阻力臂）；
（4）由實驗裝置可知，小明的“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”的結論，是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，此時的力臂正是支點到力作用點的距離．
為得出普遍結論，應改變力的方向使力臂不等于支點到力作用點的距離，多做幾次實驗，得出實驗結論，故正確的實驗操作應該是：去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉，記錄數據，進行總結．
故答案為：（1）右；（2）乙，便于從杠桿上直接讀取力臂；（3）動力×動力臂=阻力×阻力臂；
（4）去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉，記錄數據，進行總結．

點評 本題考查了杠桿平衡的條件，在實驗時我們應注意：調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便能直接讀出力臂，杠桿平衡的條件就是：動力×動力臂=阻力×阻力臂．