Question

19．在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，所用的實驗器材有：杠桿：（杠桿上每小格長為2cm）、支架、彈簧測力計、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個（每個鉤碼重 lN）．

（1）實驗前，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于平衡（選填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)．
（2）實驗時，使杠桿在水平位置平衡，主要是為了便于測量力臂大小，因此他把杠桿右端的平衡螺母調(diào)到最右邊，但是杠桿仍然不能水平平衡，接下來他應(yīng)該把左端的平衡螺母往右調(diào)．
（3）杠桿在水平位置平衡后，小明在杠桿A點處掛上2個鉤碼，作為動力F₁，B點處掛上1個鉤碼，作為阻力F₂，杠桿恰好在水平位置平衡，如圖乙所示，分別測量出兩個力的力臂L₁和L₂，計算后發(fā)現(xiàn)：F₁ L₁=F₂ L₂，便得出杠桿的平衡條件是：F₁ L₁=F₂ L₂．但小紅認(rèn)為小明這種實驗處理方法是不完善的，理由是實驗只做了一次，無法尋找規(guī)律．
（4）接著，小明提出新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明利用如圖丙所示裝置進(jìn)行探究，在杠桿D點處掛上2個鉤碼，用彈簧測力計在C點處豎直向上拉，使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時彈簧測力計的示數(shù)如圖丙所示，則彈簧測力計的拉力是3.3N．以彈簧測力計的拉力為動力F₁′，鉤碼重力為阻力F₂′，多次調(diào)整力和力臂的大小進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)：F₁′L₁′總是大于F₂′L₂′，其原因主要是受杠桿重力的影響．
（5）小明又把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(guān)系的圖象是B

Answer 1

分析 （1）靜止?fàn)顟B(tài)和勻速轉(zhuǎn)動都屬于杠桿的平衡狀態(tài)；
（2）實驗中應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣力臂恰好沿著桿的方向，便于測量力臂；
調(diào)節(jié)杠桿平衡時，應(yīng)將平衡螺母向上翹的一端移動；
（3）在探究性實驗中，應(yīng)進(jìn)行多次實驗，尋找普遍規(guī)律，避免結(jié)論的偶然性．
（4）彈簧測力計的拉力由圖讀出；
杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大��；杠桿的重心過支點，消除杠桿重對杠桿平衡的影響．
（5）根據(jù)杠桿的平衡條件動力×動力臂=阻力×阻力臂可知，當(dāng)阻力和阻力臂不變時，動力臂越大，動力越小．

解答 解：（1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以是平衡狀態(tài)；
（2）實驗時，應(yīng)使杠桿在水平位置平衡，主要是為了便于測量力臂的大小；
若把杠桿右端的平衡螺母調(diào)到最右邊，杠桿仍然不能水平平衡，則他應(yīng)把杠桿左端的平衡螺母向右端調(diào)節(jié)；
（3）小明僅憑一測量就得出杠桿平衡條件，這種實驗處理方法是不完善的，因為實驗次數(shù)過少，會導(dǎo)致實驗結(jié)論具有偶然性，應(yīng)該改變動力或阻力的方向進(jìn)行多次測量，尋找普遍規(guī)律，以避免偶然性．
（4）由圖可知，彈簧測力計的刻度值為0.1N，指針在3N以下三格處，示數(shù)為3.3N．
用如圖丙所示裝置進(jìn)行探究，杠桿的重心沒有通過支點，杠桿的自重對杠桿平衡有影響．
（5）當(dāng)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(dāng)測力計和杠桿垂直時，此時動力臂最大，動力最小，當(dāng)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）平衡；（2）水平；力臂；把左端的平衡螺母往右調(diào)；（3）實驗只做了一次，無法尋找規(guī)律；（4）3.3；杠桿重力； （5）B．

點評 本題考查了探究杠桿平衡條件的實驗過程，從原理到實際操作、實驗方法、數(shù)據(jù)分析等，考查較為全面，是我們應(yīng)該掌握的重點實驗．