Question

9．在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：
（1）小華同學先把杠桿的中點支在支架上，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)．為了使杠桿在水平位置平衡，此時應向左調節(jié)平衡螺母，這樣做的好處是便于測量力臂．

（2）某同學進行正確的實驗操作后，得到的數(shù)據(jù)為F₁=6N、l₁=20cm、F₂=4N和l₂=30cm．該同學根據(jù)這些數(shù)據(jù)能否得出探究結論？不能，理由是：一次實驗具有偶然性，應多測幾組數(shù)據(jù)得到普遍結論．
（3）如果利用如圖乙所示裝置進行實驗，每個鉤碼重0.5N，杠桿平衡時彈簧測力計的讀數(shù)應為2.25N．如果保持彈簧測力計拉力作用點的位置不變，把彈簧測力計沿虛線方向拉，為了保證杠桿在水平位置平衡，其示數(shù)變大（選填“變大”“不變”或“變小”）．
（4）某次實驗中，用如圖丙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能水平平衡（杠桿上每格等距），但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式．這主要是以下哪種原因D（選填字母）
A．一個人無法獨立操作     B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合         D．力和力臂數(shù)目過多
（5）在探究實驗中部分同學們還得出這樣的結論：只要滿足“動力×動力作用點到支點的距離=阻力×阻力作用點到支點的距離”，杠桿就平衡．
a、你認為這個結論是錯誤的．（選填“正確”或“錯誤”）
b、如何用圖丁的裝置來驗證你的觀點？答：保證懸掛點位置不變，將彈簧測力計斜向右下或左下拉．
（6）某同學想利用杠桿的平衡條件來測量刻度尺的質量．
①將刻度尺平放在支座上，左右移動刻度尺，找出能夠使刻度尺在水平位置保持平衡的支點位置，記下這個位置，它就是刻度尺的重心；
②如圖戊所示，將質量為M₁的物體掛在刻度尺左邊某一位置，向右（選填“左”或“右”）移動刻度尺，直到刻度尺能夠在支座上重新保持水平平衡．記錄物體懸掛點到支座的距離L₁和刻度尺的重心到支座的距離L₂；
③根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計算出刻度尺的質量m=$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．（用題目中所給物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止狀態(tài)和勻速轉動狀態(tài)都稱為杠桿平衡；為了使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動；探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂；
（2）一次實驗具有偶然性，根據(jù)一次實驗測出的數(shù)據(jù)得出的結論具有片面性，為得出普遍結論，要進行多次實驗，測出多組實驗數(shù)據(jù)；
（3）鉤碼在支點的左側，要使杠桿平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，將已知條件代入便可求出F₁的大小；
（4）研究杠桿的平衡，需要有動力和阻力但力多了增加了難度，且不易得出結論來；
（5）杠桿的平衡條件：動力×動力作用線的距離=阻力×支點到阻力作用線的距離，所以此結論是錯誤的，讓拉力的方向不沿豎直方向而是傾斜時，根據(jù)其讀數(shù)及構碼重和各自作用點到支點的距離關系便可證明此結論是錯誤的；
（6）此題的關鍵在于找出中心，并知道第二次平衡后，中心到支點的位置為直尺重力的力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件可求出直尺的質量．

解答 解：
（1）杠桿停在如圖甲所示的位置，保持靜止狀態(tài)，杠桿處于平衡狀態(tài)；要使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，平衡螺母向上翹的左端移動；杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于直接從杠桿上測量力臂；
（2）只進行了一次實驗，只測出一組實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)一次實驗數(shù)據(jù)得出的結論不具有普遍性，實驗結論不可靠；
（3）設一格的長度為L，杠桿在水平位置平衡，則力F₁的方向應豎直向上，由F₁L₁=F₂L₂得，0.5N×3×6L=F₁×4L，解得，F(xiàn)₁=2.25N；
從乙圖中可以看出，彈簧秤的作用力最長的力臂為4L，即杠桿的長度，當力的方向發(fā)生改變時，力臂將減小，因此作用力將變大；
（4）研究杠桿的平衡，需要有動力和阻力但力多了增加了難度，且不易得出結論來，故D正確；
（5）實驗時應將彈簧測力計鉤在杠桿右側的不同位置沿傾斜方向拉，使杠桿在水平位置平衡，會發(fā)現(xiàn)：“阻力×阻力作用點到支點的距離≠動力×動力作用點到支點的距離”可判斷這個結論錯誤；
（6）②由于原來處于平衡，將質量為M₁的物體掛在刻度尺左邊某一位置，則杠桿會左端下降，所以根據(jù)F₁L₁與F₂L₂可知：在F₁、F₂不變的條件下，需要增加L₂，L₁減小，即向右移動刻度尺；
③根據(jù)杠桿平衡的條件動力×動力臂=阻力×阻力臂，可知G₁L₁=G×L₂，即M₁gL₁=mgL₂，
所以直尺的質量m=$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．
故答案為：（1）平衡；左；便于測量力臂；（2）不能；一次實驗具有偶然性，應多測幾組數(shù)據(jù)得到普遍結論；（3）2.25； 變大；（4）D；（5）a、錯誤；b、保證懸掛點位置不變，將彈簧測力計斜向右下或左下拉；（6）②右；重心；③$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．

點評 本題考查調節(jié)平衡螺母的作用、杠桿實驗時動力和阻力的實驗要求及根據(jù)杠桿平衡條件計算．當杠桿處于水平位置平衡時，豎直作用在杠桿上的力的力臂在杠桿上，傾斜作用在杠桿上力的力臂在杠桿以外的位置上，力臂變�。�