Question

3．【實(shí)驗(yàn)名稱】：探究杠桿平衡的條件
【實(shí)驗(yàn)器材】：杠桿、支架、刻度尺、細(xì)線、質(zhì)量相同的鉤碼若干，彈簧測(cè)力計(jì)．
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】：
（1）實(shí)驗(yàn)前將杠桿的中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，如圖甲所示，小敏同學(xué)趕快將杠桿左端的平衡螺母向右調(diào)，小紅同學(xué)認(rèn)為也可以將右端的平衡螺母向右（選填“右”或“左”）調(diào)，直到杠桿在水平位置平衡為止；
（2）平衡后，當(dāng)杠桿左側(cè)鉤碼和右側(cè)的鉤碼處于圖乙所示狀態(tài)時(shí)，整個(gè)裝置能（選填“能”或“不能”）達(dá)到新的平衡，若杠桿兩側(cè)各取下一個(gè)鉤碼，杠桿會(huì)左側(cè)下降．（選填“左側(cè)下降”或“右側(cè)下降”）
（3）若在圖乙所示狀態(tài)下將左側(cè)的一個(gè)鉤碼取下，要是杠桿重新在水平位置平衡，應(yīng)將右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)一格（說(shuō)出鉤碼移動(dòng)的方向及格數(shù)）

【實(shí)驗(yàn)拓展】
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小敏提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖丙所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉，使杠桿處于水平平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自重的影響．
（5）小紅同學(xué)想利用身邊的器材做實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證杠桿的平衡條件，她把塑料直尺放在圓柱形水杯上，如圖丁所示，使塑料直尺在水平位置平衡，然后在塑料直尺的兩端分別放上不同數(shù)量的相同硬幣，調(diào)節(jié)硬幣的位置，使塑料直尺在水平位置重新平衡，如圖戊所示，
①該同學(xué)把圖戊中的L₁、L₂作為力臂的大小進(jìn)行計(jì)算，其錯(cuò)誤的原因是l₁與l₂不是支點(diǎn)到硬幣重力作用線的垂直距離．
②該實(shí)驗(yàn)的操作上的不足是平衡很難調(diào)（只寫一條）

Answer 1

分析 （1）杠桿左端下沉，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)左側(cè)，小敏同學(xué)趕快將杠桿左端的平衡螺母向右調(diào)，小紅同學(xué)認(rèn)為也可以將右端的平衡螺母向右移，調(diào)節(jié)左右兩端的平衡螺母都可以；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件判斷；
（3）用杠桿平衡條件可對(duì)兩側(cè)的力的力臂的乘積進(jìn)行分析，最后做出判斷；
（4）支點(diǎn)位于動(dòng)力和阻力的右側(cè)，彈簧測(cè)力計(jì)不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響；
（5）動(dòng)力臂是從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離，阻力臂是從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離，據(jù)此判斷；

解答 解：
（1）杠桿左端下沉，應(yīng)將杠桿重心向右移，所以應(yīng)將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調(diào)節(jié)；
（2）平衡后，當(dāng)杠桿左側(cè)鉤碼和右側(cè)的鉤碼處于圖乙所示狀態(tài)時(shí)，設(shè)一個(gè)鉤碼的重力G，一格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，
整個(gè)裝置左側(cè)，3G×2L=6GL，右側(cè)，2G×3L=6GL，左右兩側(cè)力與力臂的乘積相等，故杠桿能平衡；
則當(dāng)杠桿兩側(cè)的鉤碼各取下一個(gè)杠桿在水平位置平衡時(shí)：
左邊=2G×2L=4GL＞右邊=G×3L=3GL；
（3）杠桿左側(cè)的一個(gè)鉤碼取下，根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，左邊=2G×2L=2GL；則右邊=2G×2L，即向左移動(dòng)一格才能使杠桿重新平衡；
故杠桿不再水平平衡，左側(cè)會(huì)下降；
（4）圖中，杠桿的重心不在支點(diǎn)上，杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計(jì)算出來(lái)的數(shù)值偏大；
（5）a、由圖可知，l₁和l₂分別是支點(diǎn)到硬幣邊緣的距離，不是到力的作用線的垂直距離，不是兩邊力臂的大��；
b、該實(shí)驗(yàn)的操作上的不足是平衡很難調(diào)、測(cè)量很困難．
故答案為：（1）右；（2）能；左側(cè)下降；（3）向左移動(dòng)一格；（4）杠桿自重的影響；（5）l₁與l₂不是支點(diǎn)到硬幣重力作用線的垂直距離；b、平衡很難調(diào)．

點(diǎn)評(píng) 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)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡．