Question

13．小華、小明兩位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究杠桿平衡的條件，所用實(shí)驗(yàn)器材有杠桿、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼和支架等．他們分別在已調(diào)水平平衡的杠桿上施加動(dòng)力F₁、阻力F₂并使杠桿在水平位置平衡，記錄動(dòng)力臂l₁及阻力臂l₂，小華、小明的操作情況分別如圖25（a）、（b）所示，表一、表二為他們記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．（設(shè)每個(gè)鉤碼重0.5N）
表一  小華同學(xué)

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	F1 （牛）	l1 （厘米）	F2 （牛）	l2 （厘米）
1	1	8	8	1
2	3	6	6	3
3	2	8	8	2

表二  小明同學(xué)

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	F1 （牛）	l1 （厘米）	F2 （牛）	l2 （厘米）
4	1	8	4	2
5	2	8	4	4
6	4	5	2	10

（1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2與3的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，小華得出結(jié)論：杠桿平衡的條件是F₁+l₁=F₂+l₂．請(qǐng)判斷：小華的結(jié)論是錯(cuò)誤的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”），依據(jù)是：不同的物理量不能相加．
（2）得出正確杠桿平衡的條件后，小華也欲用彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但跟小明的操作不同的是，他準(zhǔn)備將彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向作用在杠桿上的A點(diǎn)，而鉤碼的位置不變，如圖25（c）所示．
請(qǐng)判斷：他能使杠桿在水平位置平衡（選填“能”或“不能”）．如果杠桿能平衡，寫出需滿足的條件；如果杠桿不能平衡，寫出判斷的理由．F₁l₁=F₂l₂．
（3）在如圖（d）所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，只有8個(gè)相同的鉤碼，杠桿上每格等距，當(dāng)在A點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼時(shí)，則怎樣掛鉤碼可使杠桿在水平位置平衡？（設(shè)計(jì)兩種方案）
答：①在第6個(gè)格處掛2個(gè)鉤碼；②在第4個(gè)格處掛3個(gè)鉤碼．

Answer 1

分析 （1）不同的物理量之間可以乘除，不能加減．
（2）杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂，據(jù)其進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：杠桿在水平位置平衡時(shí)：左邊=4G×3L=12GL；右邊也應(yīng)等于12GL，據(jù)此分析．

解答 解：（1）動(dòng)力是力，動(dòng)力臂是長(zhǎng)度，兩個(gè)物理量不同，不能相加，所以小華的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是錯(cuò)誤的．
（2）由圖c所示可知，將彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉動(dòng)杠桿，拉力與鉤碼重力對(duì)杠桿的作用效果相反（一個(gè)使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)）如果拉力滿足滿足F₁l₁=F₂l₂，可使杠桿在水平位置平衡．
（3）設(shè)一鉤碼重為G，一格為L(zhǎng)，則杠桿在水平位置平衡時(shí)：左邊=4G×3L=12GL；
右邊=2G×6L=3G×4L=4G×3L=12GL，所以可以在第6個(gè)格處掛2個(gè)鉤碼，或在第4個(gè)格處掛3個(gè)鉤碼．
故答案為：（1）錯(cuò)誤；不同的物理量不能相加；
（2）能；F₁l₁=F₂l₂；
（3）①在第6個(gè)格處掛2個(gè)鉤碼；②在第4個(gè)格處掛3個(gè)鉤碼．

點(diǎn)評(píng) 當(dāng)杠桿在水平位置平衡，并且力垂直作用在杠桿上，力臂等于支點(diǎn)和作用點(diǎn)之間的距離；當(dāng)杠桿在水平位置平衡，力傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，力臂小于支點(diǎn)到作用點(diǎn)的距離．