Question

17．如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個．
（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉．此時，應把杠桿兩端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時，達到水平平衡狀態(tài)．
（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂．他這樣得出的結論是否合理？不合理；為什么？實驗次數(shù)太少，結論具有偶然性．

（3）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖乙所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自身重力對杠桿的平衡有影響．
（4）實驗時只有8個相同的鉤碼，杠桿上每格等距，如圖甲所示，當在A點掛4個鉤碼時，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？（請設計兩種方案）
①．右端第4格掛3個鉤碼；②在右端第3格掛4個鉤碼．
（5）杠桿不處于水平位置能否平衡？甲乙意見不同．甲認為能平衡．于是他讓每次杠桿傾斜時靜止，做這個實驗也得出了杠桿平衡條件．甲認為杠桿平衡不一定是水平的，這種說法對嗎？對（選填對或錯），甲這種方案與乙讓杠桿在水平位置做實驗的方案相比較，你認為哪個實驗方案好，并說明理由：乙實驗方案好；理由是可以直接讀出力臂的大�。�
（6）如圖，在探究杠桿平衡條件時，左邊的鉤碼個數(shù)和位置保持不變，右邊彈簧測力計的作用點固定，只改變測力計與水平方向的角度θ，則能描述測力計示數(shù)F與θ關系的圖象是B

Answer 1

分析 （1）杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點右側，調(diào)節(jié)平衡螺母應使杠桿重心左移，這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響；杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；
（2）杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂；實驗時，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律．
（3）杠桿本身是有重力的，為了消除杠桿本身重力對實驗的影響，將支點作用在杠桿的重心處即杠桿的中點；
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件進行分析．
（5）杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．
（6）根據(jù)杠桿的平衡條件動力×動力臂=阻力×阻力臂可知，當阻力和阻力臂不變時，動力臂越大，動力越�。�

解答 解：
（1）發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，則杠桿重心右移，應將平衡螺母（左端和右端的平衡螺母調(diào)節(jié)方向一致）向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就可忽略杠桿的自重對實驗的影響；力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來；
（2）杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂（或F₁L₁=F₂L₂）；
只通過一次測量，數(shù)據(jù)具有偶然性，不具備普遍性．
（3）如圖乙所示裝置進行探究，杠桿的重心沒有通過支點，杠桿的重對杠桿平衡有影響，所以測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符；
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂；
F₁L₁=4G×3L=12GL，鉤碼數(shù)量和格數(shù)的乘積滿足12，所以可以在右端第4格掛3個鉤碼或在第3格掛4個鉤碼．
（5）杠桿處于靜止狀態(tài)或勻速轉動狀態(tài)都叫杠桿平衡，所以甲的說法是對的；
力臂等于支點到力的作用線的距離，在乙的實驗方案中，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來．而甲實驗方案中的力臂不便于測量，所以，乙的實驗方案好．
（6）當測力計和杠桿的角度從0度逐漸增加到90度時，動力臂越來越大，動力越來越小，當測力計和杠桿垂直時，此時動力臂最大，動力最小，當測力計和杠桿的角度從90度逐漸增加到180度時，角度越大，動力臂越小，動力越大．
故答案為：
（1）左；
（2）F₁L₁=F₂L₂；不合理； 實驗次數(shù)太少，結論具有偶然性；
（3）杠桿自身重力對杠桿的平衡有影響；
（4）①右端第4格掛3個鉤碼；②在右端第3格掛4個鉤碼；
（5）對； 乙； 可以直接讀出力臂的大��；
（6）B．

點評 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點，消除杠桿重對杠桿平衡的影響，使實驗簡單化，便于探究．
（2）初中物理實驗進行多次測量有些是為了求平均值，使測得的數(shù)據(jù)更準確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探究杠桿平衡的條件多次測量就是為了尋找普遍規(guī)律．