Question

13．在“探究杠桿平衡條件的實驗”中：
（1）如圖甲所示，實驗前，杠桿左端下沉，則應(yīng)將左端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡，目的是為了便于測量力臂．

（2）如圖乙所示，杠桿上的刻度均勻，在A點掛4個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點掛6個相同的鉤碼；當杠桿平衡后，將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時朝遠離支點O方向移動一小格，則杠桿將順時針轉(zhuǎn)動  （選填“順時針轉(zhuǎn)動”或“逆時針轉(zhuǎn)動”、“仍保持靜止不動”）．
（3）如圖丙所示，若不在B點掛鉤碼，改用彈簧測力計在B點向下拉杠桿，使杠桿仍在水平位置，當測力計從a位置轉(zhuǎn)到b位置時，其示數(shù)大小將變大，請你簡述其原因：拉力力臂變小了．
（4）如圖丁所示，已知每個鉤碼重0.5N，杠桿上每個小格長度為2cm，當彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30°角）杠桿，使杠桿在水平位置平衡時，拉力F的力臂大小為4cm，彈簧測力計示數(shù)大小為3N．
（5）下表為某實驗小組記錄的實驗數(shù)據(jù)，請參照已給出的表頭欄目信息和實驗記錄的數(shù)據(jù)將表格中的①②③④位置補充完整．

實驗次數(shù)	①動力F1/N	動力臂L1/m	阻力F2/N	②阻力臂L2/m
1	2	0.3	3	0.2
2	4	0.4	8	③0.2
3	5	④0.3	6	0.25

①動力F₁/N   ②阻力臂L₂/m    ③0.2    ④0.3
（6）該小組同學(xué)在實驗中收集多組數(shù)據(jù)的目的是：得出的結(jié)論更具有普遍性．．

Answer 1

分析 （1）杠桿的調(diào)節(jié)也跟天平類似，應(yīng)向高的一側(cè)移動平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡最大的好處就是測量力臂時非常方便；
（2）設(shè)一個鉤碼重為G，杠桿一個小格是L，根據(jù)杠桿平衡條件判斷在B點掛鉤碼的數(shù)量；根據(jù)杠桿平衡條件判斷是否平衡；
（3）當拉力F向右傾斜時，保持B點不動，彈簧測力計的方向向右傾斜，這時杠桿右側(cè)的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，使杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將變大；
（4）當彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30°角）動力臂是$\frac{1}{2}$OC，根據(jù)杠桿的平衡條件求出彈簧測力計的讀數(shù)；
（5）根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)和杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂進行計算；
（6）實驗中為得出杠桿平衡條件的普遍規(guī)律，需多測幾組數(shù)據(jù)進行分析．

解答 解：（1）杠桿的左端低，說明這一側(cè)力與力臂的乘積大，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，以減小這一側(cè)的力臂．因為重力的方向是豎直向下的，杠桿只有在水平位置平衡時，支點到力的作用線的距離才正好在杠桿上，也就是正好等于相應(yīng)杠桿的長，這樣測量起來會比較方便；
（2）設(shè)杠桿每個格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件：F_AL_A=F_BL_B，即4G×3L=F_B×2L，解得F_B=6G，需掛6個鉤碼；
若A、B兩點的鉤碼同時向遠離支點的方向移動一個格，則左側(cè)4G×4L=16GL，右側(cè)6G×3L=18GL，因為16GL＞18GL 杠桿不能平衡，順時針轉(zhuǎn)動；
（3）保持B點不變，若拉力F向右傾斜時，此時F的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，力變大；
（4）當彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30°角）杠桿，此時動力臂等于$\frac{1}{2}$OC=$\frac{1}{2}$×4×2cm=4cm；根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂得F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{4×0.5N×3×2cm}{4cm}$=3N．
（5）探究杠桿平衡條件的實驗中除要測量每次實驗中動力臂、阻力臂的大小，還要測量出每次實驗中的動力和阻力的大小，故①應(yīng)為“動力F₁/N”、②應(yīng)為“阻力臂L₂/m”；
③、第2次實驗：根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，4N×0.4m=8N×L₂，則L₂=0.2m；
第3次實驗：根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，5N×L₁=0.25N×6m，則L₁=0.3m；
（6）本實驗中收集多組數(shù)據(jù)的目的是得出的結(jié)論更具有普遍性．
故答案為：（1）右； 便于測量力臂；（2）6；   順時針轉(zhuǎn)動；（3）變大；  拉力力臂變小了；（4）4；3；（5）①動力F₁/N； ②阻力臂L₂/m；③0.2； ④0.3；（6）得出的結(jié)論更具有普遍性．

點評 此題是“探究杠桿的平衡條件”實驗，考查了杠桿的調(diào)平及目的，杠桿平衡條件的應(yīng)用，都是杠桿平衡條件中的常見知識．