Question

20．在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中：

（1）如圖1所示，將杠桿左端的平衡螺母向左（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：便于在杠桿上直接測(cè)量力臂；
（2）如圖2所示，調(diào)節(jié)平衡后，小美在杠桿左側(cè)A處掛上鉤碼，在右側(cè)B處用彈簧測(cè)力計(jì)（圖中未畫出）拉杠桿，使其在水平位置平衡，為便于測(cè)量力臂，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向豎直向下；
（3）小美測(cè)出了一組數(shù)據(jù)后就得出了“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”的結(jié)論，小明認(rèn)為她的做法不合理，理由是一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，結(jié)論具有偶然性；
（4）小軍先將杠桿調(diào)節(jié)至水平位置平衡，在左右兩側(cè)各掛如圖3所示的鉤碼后，杠桿的左端會(huì)下降，要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置，只需將左側(cè)2個(gè)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下方即可；
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出新的探究問題：“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4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平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與平衡條件不相符，其原因是：杠桿自重的影響．當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí)，要使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）；
（6）生活和工作中使用的杠桿如：A釣魚竿；B天平；C鐵皮剪．其中屬于省力杠桿的是C（選填“A”、“B”或“C”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左移；杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來；
（2）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離．由此分析為便于測(cè)量力臂，彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向；
（3）探究杠桿平衡條件時(shí)，一般要進(jìn)行多次測(cè)量，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，只有一次實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是不科學(xué)的；
（4）根據(jù)圖甲中左右兩側(cè)掛鉤碼后兩邊力與力臂的乘積大小，判斷杠桿的哪端下降；根據(jù)杠桿的平衡條件計(jì)算不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置時(shí)，掛鉤碼情況；
（5）圖丁中，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；
當(dāng)拉力傾斜時(shí)，會(huì)造成力臂變小，相應(yīng)的力會(huì)變大，這樣才能繼續(xù)平衡；
（6）依據(jù)杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂大小關(guān)系：若動(dòng)力臂大于阻力臂，則是省力杠桿；若動(dòng)力臂小于阻力臂，則是費(fèi)力杠桿；若動(dòng)力臂等于阻力臂，則為等臂杠桿．

解答 解：
（1）杠桿重心左移，應(yīng)將平衡螺母（左端和右端的均可）向左調(diào)節(jié)，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來；
（2）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向與杠桿垂直時(shí)，拉力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離就是其力臂，這樣便于從杠桿上直接讀出力臂，由圖杠桿水平平衡時(shí)拉力方向應(yīng)豎直向下；
（3）只有一次實(shí)驗(yàn)得出杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，這種結(jié)論很具有偶然性，不合理，要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，總結(jié)杠桿平衡條件；
（4）若每個(gè)鉤碼重為G，杠桿上每格長(zhǎng)L，
由圖甲，左側(cè)力與力臂的乘積：4G×4L=16GL，
右側(cè)力與力臂的乘積：2G×2L=4GL，
因?yàn)椋?6GL＞4GL，所以杠桿左端下降；
如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置，若要杠桿平衡，左側(cè)取下n個(gè)鉤碼掛到右側(cè)，
則：（4-n）G×4L=（2+n）G×2L，
解得：n=2，即需將左側(cè)2個(gè)鉤碼掛到右側(cè)即可；
（5）圖丁中，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)算出來的數(shù)值偏大；
當(dāng)拉力F向右傾斜時(shí)，要保持杠桿仍在水平位置平衡，則拉力F將變大，這是因?yàn)�，�?dāng)拉力傾斜時(shí)，拉力F力臂變小，所以力才會(huì)變大；
（6）A、釣魚竿在使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A不符合題意；
B、天平在使用過程中，動(dòng)力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故B不符合題意；
C、鐵皮剪在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C符合題意．
故答案為：（1）左；力臂；（2）豎直向下；（3）一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，結(jié)論具有偶然性；（4）左；左側(cè)2個(gè)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下方；（5）杠桿自重的影響；變大；（6）C．

點(diǎn)評(píng) （1）杠桿調(diào)平的方法是：左端下沉向右調(diào)節(jié)平衡螺母，右端下沉向左端調(diào)節(jié)平衡螺母，先快后慢，使杠桿水平平衡；
（2）掌握杠桿平衡條件，并學(xué)會(huì)利用杠桿平衡條件分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題是解答此類題目的關(guān)鍵．