Question

1．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（a）、（b）所示，

表一、表二為他們記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．
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：兩個(gè)不同的物理量不能相加．
（2）進(jìn)一步綜合分析比較表一和表二中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可歸納得出結(jié)論：杠桿平衡的條件是F₁l₁=F₂l₂．
（3）得出上述杠桿平衡的條件后，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（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．使用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下作用在A點(diǎn)，且滿足杠桿平衡條件：F₁l₁=F₂l₂．

Answer 1

分析 （1）不同的物理量之間可以乘除，不能加減．
（2）杠桿在水平位置平衡，動(dòng)力和阻力方向始終與杠桿垂直，實(shí)驗(yàn)不具有普遍性．
去掉一側(cè)的鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)沿不同方向作用在杠桿上，進(jìn)行探究．
（3）杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂．

解答 解：（1）力和力臂是兩個(gè)不同的物理量，不同的物理量是不能相加，故小華的結(jié)論是錯(cuò)誤的；
（2）根據(jù)題中表格中的數(shù)據(jù)可知，動(dòng)力×動(dòng)力臂的乘積都等于阻力×阻力臂的乘積，所以杠桿的平衡條件是F₁l₁=F₂l₂．
（3）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．
答案為：（1）錯(cuò)誤；兩個(gè)不同的物理量不能相加；（2）F₁l₁=F₂l₂；
（3）能；使用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下作用在A點(diǎn)，且滿足杠桿平衡條件：F₁l₁=F₂l₂．

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．