Question

小強在探究“杠桿的平衡條件”時，如圖1所示：

下面是他所設(shè)計的探究“杠桿平衡條件”的步驟：
①把杠桿的中點支在支架上；
②把鉤碼掛在杠桿兩邊，改變鉤碼的位置使杠桿平衡；
③記下兩邊鉤碼受到的重力，并用尺量出它們的力臂，
分別填入實驗數(shù)據(jù)的表格內(nèi)；
④改變力和力臂的數(shù)值，做三次實驗；
⑤求出各次實驗的動力乘以動力臂和阻力乘以阻力臂的數(shù)值．
（1）該同學(xué)在________步漏掉了一個重要的步驟．這一步寫完整應(yīng)為________．
（2）下表是小強的實驗記錄，在這兩組數(shù)據(jù)中，他發(fā)現(xiàn)實驗有一組數(shù)據(jù)是錯誤的．經(jīng)檢查，結(jié)果是測量阻力臂時讀錯了，阻力臂的實際值應(yīng)為________m．

實驗序號	動力F1/N	動力臂L1/m	阻力F2/N	阻力臂L2/m
1	2	0.3	1	0.4
2	1	0.4	2	0.2

（3）另一個同學(xué)小紅根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的杠桿平衡條件是：“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”．為了說明這一結(jié)論并不正確，請你在圖2所示的杠杠B點上畫出需要對杠杠施加的力的示意圖和這個力的力臂．
（4）如圖3所示，繩子OO′懸吊著質(zhì)量忽略不計的杠桿，在桿的a點掛上重物G，在O右側(cè)某點b處掛上鉤碼．重 物G的質(zhì)量及a到O的距離不變，要使桿保持水平，b點掛的鉤碼個數(shù)（各個鉤碼質(zhì)量相同）和b到O的距離的關(guān)系是圖4中哪一幅圖．

Answer 1

解：（1）探究杠桿平衡條件實驗時，應(yīng)先進(jìn)行的是杠桿的組裝與調(diào)平，第①步驟中，只描述了杠桿的組裝，沒有調(diào)平的步驟，因此是不完整的；
故答案為：第①、把杠桿的中點支在支架上，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿水平平衡．
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，在第1組實驗數(shù)據(jù)中，2N×0.3m≠1N×0.4m，而是2N×0.3m=1N×0.6m，所以第1組數(shù)據(jù)錯誤，阻力臂實際值為0.6m；
故答案為：0.6．
（3）因杠桿仍在水平位置平衡，所以設(shè)計的拉力方向不要與杠桿垂直即可，支點到力的作用點的距離不再是力臂，這樣做研究杠桿平衡的條件實驗，得到結(jié)論就不能是：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．故杠杠施加的力的示意圖和這個力的力臂如圖所示：
或
（4）∵重物G和a點到O的距離不變；
∴根據(jù)杠桿的平衡條件知：鉤碼的重力與b點到O的距離的積是一個定值，
即：鉤碼的重力與b點到O的距離成反比．
要使桿保持水平，b點掛的鉤碼個數(shù)（各個鉤碼質(zhì)量相同）和b到O的距離成反比例關(guān)系，圖象應(yīng)該是第一象限內(nèi)的曲線．
故選B．
分析：（1）在探究杠桿的平衡條件時，首先是杠桿的安裝與調(diào)平，為了在杠桿上能直接讀出力臂的大小，調(diào)節(jié)其兩端的平衡螺母使之在水平位置平衡．
（2）杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，由此判斷出數(shù)據(jù)記錄中的錯誤．
（3）小紅得出的杠桿平衡條件是：“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”，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，不一定帶有普遍性．因此在此實驗中為驗證是否是力與支點到力的作用點的距離的乘積，所以再設(shè)計一個方向不在豎直方向的拉力杠桿平衡．
（4）根據(jù)杠桿平衡條件動力×動力臂=阻力×阻力臂去分析：因為重物G和a點到O的距離不變，所以鉤碼的重力與b點到O的距離成反比，然后逐一分析所給圖象即可．
點評：（1）力臂與支點到力的作用點的距離，不能相提并論，它們相等是有條件的；杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應(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．
（2）杠桿平衡條件的簡單應(yīng)用：動力與動力臂不變時，阻力與阻力臂成反比；阻力與阻力臂不變時，動力與動力臂成反比．處理此類題目時，要找出杠杠的五要素，并確定哪些要素不會發(fā)生變化．