Question

20．在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)鉤碼重力相等，杠桿刻度均勻．

（1）平衡時(shí)，應(yīng)該讓杠桿靜止在水平位置．
（2）小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組完成某次操作后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖1所示，他們記錄的數(shù)據(jù)為：動(dòng)力F₁=1.5N，動(dòng)力臂L₁=0.1m，阻力F₂=1N，則阻力臂L₂=0.15m
（3）下列四個(gè)因素中，不會(huì)帶來實(shí)驗(yàn)誤差的是A
A．鐵架臺(tái)自身的重力足夠大
B．單個(gè)鉤碼的重力不完全相等
C．懸掛鉤碼的繩套重力偏大
D．杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大
（4）小周同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組在完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)后，他們想進(jìn)一步探究，如果杠桿受到F₂、F₃兩個(gè)阻力，結(jié)構(gòu)會(huì)怎樣？通過實(shí)驗(yàn)，他們得到了如圖2所示的結(jié)果．根據(jù)這個(gè)結(jié)果，可以初步得出，在這種情況下杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₃L₃+F₂L₂．（F₁、F₂、F₃的力臂分別用L₁、L₂、L₃表示）

Answer 1

分析 （1）杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂（重力的方向跟杠桿垂直），同時(shí)能夠消除杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；
（2）根據(jù)杠桿平衡條件分析解答；
（3）對(duì)各選項(xiàng)分析解答；
（4）無論兩側(cè)掛幾組鉤碼，每一組都有自己的力與力臂，因此，求出每一個(gè)力與相應(yīng)力臂的乘積，再相加，就是整個(gè)這一側(cè)的結(jié)果，同樣表示出另一側(cè)，看兩者是否平衡．

解答 解：（1）為了便于從杠桿上直接讀取力臂，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該使杠桿在水平位置平衡；
（2）杠桿平衡條件為：F₁l₁=F₂l₂．
由杠桿平衡條件得：1.5N×0.1m=1N×L₂，
得：l₂=0.15m；
（3）A．鐵架臺(tái)自身的重力足夠大目的使杠桿穩(wěn)定，但對(duì)杠桿的平衡無影響，故A符合題意；
B．單個(gè)鉤碼的重力不完全相等，則多個(gè)鉤碼總重力無法確定，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響，故B不符合題意；
C．懸掛鉤碼的繩套重力偏大，會(huì)對(duì)力的真實(shí)值有影響，故C不符合題意；
D．杠桿與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦偏大會(huì)影響杠桿的靈敏，對(duì)測(cè)量結(jié)果造成誤差，故D不符合題意，
故選A．
（4）設(shè)一個(gè)鉤碼的重力為G，杠桿一個(gè)格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿右側(cè)F₃L₃+F₂L₂=2G×2L+2G×4L=12GL；杠桿左側(cè)F₁L₁=4G×3L=12GL，故左側(cè)等于右側(cè)，故F₃L₃+F₂L₂=F₁L₁．
故答案為：（1）水平；（2）0.15；（3）A；（4）F₃L₃+F₂L₂．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查對(duì)“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的了解，是一道中等題．