Question

20．小明在探究“杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中
（1）實(shí)驗(yàn)前，如果杠桿的左端向下傾斜，右端平衡螺母應(yīng)向右端調(diào)節(jié)，或者左端平衡螺母應(yīng)向右端調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，其目的是便于測量力臂；避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響．
（2）杠桿平衡后，小明在圖甲所示的A位置掛上兩個(gè)鉤碼，可在B位置掛上4個(gè)鉤碼，使杠桿在水平位置平衡．接這改變鉤碼數(shù)或者移動(dòng)A、B位置多次實(shí)驗(yàn)，收集多組數(shù)據(jù)其目的是使結(jié)論具有普遍性；實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是F₁L₁=F₂L₂（用字母符號(hào)表示）．
（3）他改用彈簧測力計(jì)在圖乙所示的C位置斜向下拉，若每個(gè)鉤碼重2N．當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，測力計(jì)的示數(shù)將大于（選填“大于”、“等于”或“小于”）2N．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)，使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，還可以消除杠桿重力對(duì)杠桿平衡的影響；
（2）設(shè)杠桿每格的長度為L，每個(gè)鉤碼重為G，左側(cè)A點(diǎn)力與力臂的乘積為4GL；要使杠桿平衡，右側(cè)B點(diǎn)力與力臂的乘積也應(yīng)為4GL；實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找普遍規(guī)律從而得出杠桿平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂；
（3）探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)，主要測量的量有兩端力的大小，和力臂的長短．這里的力是鉤碼的重力，方向是豎直向下的，而力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，因此當(dāng)力臂在水平方向時(shí)，力臂最長，斜向下拉，力臂變小，力變大．

解答 解：（1）杠桿左端低、右端高，杠桿重心應(yīng)右移，應(yīng)將平衡螺母（左端和右端）向右調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；杠桿只有在水平位置平衡時(shí)，杠桿本身才與豎直向下的重力方向垂直，此時(shí)的力臂正好在杠桿上，是杠桿的長度，測量起來力臂非常方便，同時(shí)，重力作用線過支點(diǎn)，還可以消除杠桿重力對(duì)杠桿平衡的影響；
（2）設(shè)杠桿每格的長度為L，每個(gè)鉤碼重為G，左側(cè)A點(diǎn)力矩為2G×2L=4GL；右側(cè)B點(diǎn)力臂為L，要使杠桿平衡，所以，需在B點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼，即4G×L=4GL；
探究杠桿平衡的條件時(shí)，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結(jié)論具有普遍性；
通過實(shí)驗(yàn)得出杠桿平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂；
（3）力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，因此當(dāng)力臂在水平方向時(shí)，力臂最長，斜向下拉，力臂變小，力變大，因此彈簧測力計(jì)在圖乙所示的C位置斜向下拉，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，測力計(jì)的示數(shù)將大于2N．
故答案為：（1）右； 右；水平；便于測量力臂；避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；（2）4；使結(jié)論具有普遍性；F₁L₁=F₂L₂；（3）大于．

點(diǎn)評(píng) （1）探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，還可以消除杠桿重力對(duì)杠桿平衡的影響；
（2）初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測量有些是為了求平均值，使測得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探究杠桿平衡的條件就是為了尋找普遍規(guī)律．