Question

5．利用如圖所示的裝置來(lái)探究“杠桿的平衡條件”．
（1）實(shí)驗(yàn)前，杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是便于測(cè)量力臂；
（2）杠桿平衡后，如圖乙所示，在杠桿B點(diǎn)掛3個(gè)相同的鉤碼，可在杠桿的D點(diǎn)掛4個(gè)相同的鉤碼，就可使杠桿重新在水平位置平衡，記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)這一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，某同學(xué)立即分析得出了杠桿的平衡條件，這種做法的不足是：具有偶然性
（3）保持B點(diǎn)鉤碼數(shù)量和力臂不變，杠桿在水平位置平衡時(shí)，測(cè)出多組動(dòng)力臂l₁和動(dòng)力F₁的數(shù)據(jù)，繪制了l₁-F₁的關(guān)系圖象，如圖丙所示．請(qǐng)根據(jù)圖象推算，當(dāng)l₁為0.6m時(shí)，F(xiàn)₁為0.5N．
（4）實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在D點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉時(shí)，杠桿也能處于水平平衡，當(dāng)拉力方向偏離豎直方向時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力會(huì)變大，原因是拉力力臂變小．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，左邊下沉往右調(diào)；杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂大小，杠桿的重心通過支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響，使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單化，便于探究；
（2）根據(jù)杠桿平衡條件做出解答；初中物理用實(shí)驗(yàn)探究物理問題時(shí)要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，有的是為了多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差；有的是多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性；
（3）由于此題中的阻力和阻力臂不變，故據(jù)杠桿的平衡條件分析即可解決；
（4）在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中，要求使杠桿在水平位置平衡，同時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力方向也要求在豎直方向，這是為了能在杠桿上直接讀出力臂的長(zhǎng)，如果力的方向不豎直，則力臂會(huì)相應(yīng)變小，力會(huì)變大

解答 解：（1）杠桿不在水平位置，左端向下傾斜，右端上翹，故應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，便于測(cè)量力臂大小；
（2）設(shè)一鉤碼重為G，一格為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件可知：3G×4L=F_D×3L，所以F_D=4G，需在D點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼；
只有一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是不合理的，一次實(shí)驗(yàn)很具有偶然性，要多進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性；
（3）由于此題中的阻力和阻力臂不變，據(jù)F₁L₁=F₂L₂可知，利用圖象中任意一組數(shù)據(jù)都能得出，F(xiàn)₂L₂=F₁L₁=0.1m×3N=0.3N•m；
故若當(dāng)L₁為0.6m時(shí)，F(xiàn)₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.3N•m}{0.6m}$=0.5N；
（4）由圖可知，當(dāng)在D點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉時(shí)，杠桿也能處于水平平衡，當(dāng)拉力方向偏離豎直方向時(shí)，這樣拉力力臂會(huì)相應(yīng)變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，阻力與阻力臂不變，拉力會(huì)相應(yīng)變大，才能使杠桿仍保持平衡．
故答案為：（1）右；測(cè)量力臂；（2）4；具有偶然性；（3）0.5；（4）拉力力臂變�。�

點(diǎn)評(píng) 本題主要考察杠桿的平衡條件，以及力臂變化后杠桿是否平衡問題，是一道常見題．