Question

1．小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，
（1）杠桿平衡后，小明在圖甲所示的A位置掛上兩個(gè)鉤碼，可在B位置掛上4個(gè)鉤碼，使杠桿在水平位置平衡．

（2）如果再在A、B兩處各加掛一個(gè)鉤碼，杠桿的左（選填“左”或“右”）端將會下沉．此后，小紅又經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，得出的杠桿的平衡條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂．
（3）他改用彈簧測力計(jì)在圖乙所示的C位置斜向下拉，若每個(gè)鉤碼重1N．當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，測力計(jì)的示數(shù)將大于（選填“大于”、“等于”或“小于”）1N．理由是測力計(jì)拉力的力臂小于4格．
（4）實(shí)驗(yàn)中，用如圖丙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能水平平衡（杠桿上每格等距），但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式．這主要是因?yàn)樵摲N方式D．
A．一個(gè)人無法獨(dú)立操作        
B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合            
D．力和力臂數(shù)目過多
（5）有的同學(xué)按現(xiàn)有方案得出如下結(jié)論：“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”．這個(gè)結(jié)論與杠桿平衡條件不符，原因是實(shí)驗(yàn)過程中B．
A．沒有改變力的大小  
B．沒有改變力的方向
C．沒有改變力的作用點(diǎn)  
D．實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少，結(jié)論具有偶然性．

Answer 1

分析 （1）杠桿自身有重力，實(shí)驗(yàn)前先要調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，這是為了便于從杠桿上測量出力臂的長度；根據(jù)杠桿的平衡條件“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”可知在B位置掛鉤碼的個(gè)數(shù)；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件來判斷各增加一個(gè)鉤碼后的情況；
（3）當(dāng)彈簧測力計(jì)斜著拉時(shí)，其力臂小于杠桿長，根據(jù)杠桿平衡條件分析出答案；
（4）研究杠桿的平衡，需要有動(dòng)力和阻力但力多了增加了難度，且不易得出結(jié)論來；
（5）從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離叫動(dòng)力臂；從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．

解答 解：（1）杠桿只有在水平位置平衡時(shí)，杠桿本身才與豎直方向下的重力方向垂直，此時(shí)的力臂正好在杠桿上，測量起來非常方便，同時(shí)，杠桿自身重力作用線過支點(diǎn)，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
設(shè)每只鉤碼的重力G，杠桿每一格的長度為L，
由杠桿的平衡條件可得2G×2L=nG×L，解得n=4，所以應(yīng)在杠桿b處應(yīng)掛的鉤碼數(shù)是4個(gè)；
（2）各增加一個(gè)鉤碼后，左側(cè)：（2+1）G×2L=6GL，
右側(cè)：（4+1）G×L=5GL，
左側(cè)力與力臂的乘積大于右側(cè)力與力臂的乘積，左側(cè)下沉；
杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；
（3）當(dāng)彈簧測力計(jì)在圖乙所示的C位置斜向下拉時(shí)，測力計(jì)拉力的力臂小于4格，即L₁＜4L，根據(jù)杠桿平衡條件得2N×2L=F×L₁，即F=$\frac{2N×2L}{{L}_{1}}$，因?yàn)長₁＜4L，所以F＞1N．
（4）在丙圖中，力和力臂數(shù)目過多，增加了實(shí)驗(yàn)的難度，且不易得出結(jié)論來，所以不易采用D的方式．
（5）“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”，是在杠桿在水平位置平衡且動(dòng)力和阻力的方向都是豎直方向的條件下得出的，也就是實(shí)驗(yàn)過程中沒有改變動(dòng)力或阻力的方向．故A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．
故答案為：
（1）4；（2）左；動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；（3）大于；測力計(jì)拉力的力臂小于4格；
（4）D；（5）B．

點(diǎn)評 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)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便直接讀出力臂．