Question

20．小明在做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)前，桿杠靜止但右端低左端高，此時(shí)桿杠處于平衡（平衡/不平衡）狀態(tài)，小明調(diào)節(jié)它在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)（左/右）．他這樣做的主要目的是便于測(cè)量力臂．消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響
（2）如圖甲所示，杠桿調(diào)節(jié)好后，小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在水平位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂．他這樣得出的結(jié)論是否合理？不合理，原因是實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論具有偶然性．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明利用如圖乙示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自重的影響．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)都稱為杠桿平衡；
杠桿右端下沉，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左移，這一調(diào)節(jié)過(guò)程的目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響；杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來(lái)；
（2）知道動(dòng)力臂、阻力、阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件求出動(dòng)力，求出鉤碼的數(shù)量；實(shí)驗(yàn)中測(cè)量多次的目的是為了得出的結(jié)論具有普遍性；
（3）圖乙中，支點(diǎn)位于動(dòng)力和阻力的右側(cè)，彈簧測(cè)力計(jì)不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)前，桿杠靜止但右端低左端高，此時(shí)桿杠處于平衡狀態(tài)；
杠桿右端下沉，應(yīng)將杠桿重心向左移，所以應(yīng)將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點(diǎn)處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái)；
（2）如圖甲所示，設(shè)一個(gè)鉤碼的重為G，一格為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件可得：4G×3L=2L×nG，解得n=6，所以應(yīng)在杠桿右邊B處掛6個(gè)鉤碼；
杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂；
實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，得出的結(jié)論具有偶然性，應(yīng)該多測(cè)量幾次，使結(jié)論具有普遍性；
（3）圖乙中，杠桿的重心不在支點(diǎn)上，杠桿自身的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計(jì)算出來(lái)的數(shù)值偏大．
故答案為：（1）平衡；左；便于測(cè)量力臂；消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；（2）6；F₁L₁=F₂L₂；不合理；實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論具有偶然性；（3）杠桿自重的影響．

點(diǎn)評(píng) 杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，便于測(cè)量力臂．