Question

14．小明和同學(xué)在玩蹺蹺板游戲時(shí)，發(fā)現(xiàn)為使蹺蹺板勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，體重較輕一方通常會(huì)遠(yuǎn)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）小梅組提出的猜想是：動(dòng)力+動(dòng)力臂=阻力+阻力臂；小亮組提出的猜想是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；小明組提出的猜想是：“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；小剛提醒小梅組的同學(xué)，他們的猜想是錯(cuò)誤的，其理由是力和力臂是不同的物理量，不能相互加減．
（2）實(shí)驗(yàn)前沒(méi)掛鉤碼時(shí)，杠桿的平衡位置如圖所示，此時(shí)應(yīng)將左端的平衡螺母向右旋一些（選填“左”或“右”），使杠桿在水平位置平衡．
（3）小亮想用彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)提出了兩種方案：一種按圖乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一種按圖丙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為哪個(gè)實(shí)驗(yàn)方案更好，請(qǐng)你說(shuō)明理由：乙；力與杠桿垂直，便于從杠桿上直接讀取力臂．
（4）小明用丁圖中的裝置完成了三次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)表一中的數(shù)據(jù)得出“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”的結(jié)論驗(yàn)證了自己組的猜想，但與其他組交流討論以后發(fā)現(xiàn)這一結(jié)論并不可靠．除了參考表二小組梅組的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你對(duì)小明組的實(shí)驗(yàn)提出進(jìn)一步改進(jìn)措施去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉．
表一

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	動(dòng)力F1（N）	支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離L1（cm）	阻力F2（N ）	支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4
3	2	2	2	2

表二

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	動(dòng)力（N）	動(dòng)力臂L1（cm）	阻力F2（N ）	阻力臂L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4
3	2	2	2	2

Answer 1

分析 （1）杠桿的平衡條件：F₁l₁=F₂l₂；
（2）杠桿左端低右端高，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)左側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心右移，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；
（3）探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，此時(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)．
（4）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．力臂不一定是支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離．探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂，同時(shí)杠桿的重心通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響；為得出普遍結(jié)論，用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿，使力與杠桿不垂直，多做幾次實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：
（1）力和力臂是不同的物理量，不能相加減，故小梅組的猜想一定是錯(cuò)誤的；
（2）杠桿重心右移應(yīng)將平衡螺母向右調(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；
（3）力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái)，因此第二組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的好，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與杠桿垂直，力臂直接從杠桿上直接讀取；
（4）由實(shí)驗(yàn)裝置可知小明的“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”的結(jié)論，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向下的條件下得出的，此時(shí)的力臂正是支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離．為得出普遍結(jié)論，應(yīng)改變力的方向使力臂不等于支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離，多做幾次實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，故正確的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該是去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉．
故答案為：（1）力和力臂是不同的物理量，不能相互加減；（2）右；（3）乙；力與杠桿垂直，便于從杠桿上直接讀取力臂；（4）去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉．

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)考查探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)調(diào)平和操作，要求平時(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)多加注意，鍛煉自己的實(shí)驗(yàn)操作能力．