Question

20．在探究杠桿平衡條件的實驗中：

（1）小明調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡后，按圖1所示，通過加掛鉤碼分別改變F₁、F₂，仍使杠桿在水平位置平衡，并用刻度尺在杠桿上測出對應(yīng)的l₁和l₂，記錄數(shù)據(jù)如表：

次數(shù)	F1/N	l1/cm	F2/N	l2/cm
1	1	8	2	4
2	2	8	1	16
3	2	12	3	8

小明通過觀察以上實驗裝置，并分析數(shù)據(jù)得出杠桿平衡的條件是：“動力乘以動力作用點到支點距離=阻力乘以阻力作用點到支點距離”．小華認為小明的結(jié)論不正確，小華為了驗證自己觀點．只將圖中的F₁改用彈簧測力計來拉．實驗中改變拉力方向，仍使杠桿在水平位置平衡時，比較拉力的大小，即可證明小華觀點是否正確．所以用彈簧測力計取代一側(cè)的鉤碼繼續(xù)探究的最終目的是便于正確認識力臂．
（2）小強利用身邊塑料直尺和若干硬幣來驗證杠桿平衡的條件，如圖2所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，他測出從支點O到硬幣邊緣距離作為力臂l₁和l₂，大小．他測力臂方法是錯誤（填“正確”或“錯誤”）的．如果將兩邊的硬幣以相同速度同時勻速向支點移動，則杠桿向左傾斜（填“仍平衡”或“向左傾斜”“向右傾斜”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿平衡條件：動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂．當(dāng)杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上時，力臂是作用點到支點的距離；
當(dāng)杠桿在水平位置平衡，力傾斜拉動杠桿時，力臂小于作用點到支點的距離．
（2）①幾個硬幣放在杠桿上，杠桿在水平位置平衡，幾個硬幣的重心在硬幣平面圓心的直線上，作用在杠桿上的力的作用線通過平面圓的圓心，力臂是從支點到平面圓心的距離．
②可以采用極端的方法，兩端硬幣向支點移動相同的距離，當(dāng)杠桿右端的硬幣移動到支點時，左端硬幣到支點還有一段距離，杠桿的左端會下沉．

解答 解：（1）如圖，杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上，力臂在杠桿上，力臂是作用點到支點的距離．
將圖中的F₁改用彈簧測力計傾斜拉動杠桿在水平位置平衡，改變了拉力方向，觀察拉力大小，計算“動力乘以動力作用點到支點的距離=阻力乘以阻力作用點到支點的距離”是否成立．
這樣利用測力計來代替鉤碼，更便于正確認識力臂，理解力臂是從支點到力的作用線的距離，而不是到力的作用點的距離；
（2）①硬幣放在杠桿上，杠桿在水平位置平衡，硬幣作用在杠桿上的力通過硬幣平面圓心，力臂是從最下面平面圓心到支點的距離，力臂測量錯誤．
②如果將兩邊的硬幣以相同速度同時勻速向支點移動的過程中，當(dāng)在相同時間內(nèi)，右端的硬幣先到達支點，左端的硬幣在支點的左側(cè)，杠桿會向左傾斜．
故答案為：（1）方向；大��；便于正確認識力臂；（2）錯誤；向左傾斜．

點評 （1）杠桿在水平位置平衡，并且力豎直作用在杠桿上，力臂才能在杠桿上，這兩個條件缺一不可．
（2）本題還主要考查了力臂的問題，力臂是力的作用線到支點的距離，而不是力的作用點到支點的距離．