Question

1．小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，
（1）杠桿平衡后，小明在圖甲所示的A位置掛上兩個鉤碼，可在B位置掛上4個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡．

（2）如果再在A、B兩處各加掛一個鉤碼，杠桿的左（選填“左”或“右”）端將會下沉．此后，小紅又經(jīng)過多次實驗，得出的杠桿的平衡條件是動力×動力臂=阻力×阻力臂．
（3）他改用彈簧測力計在圖乙所示的C位置斜向下拉，若每個鉤碼重1N．當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，測力計的示數(shù)將大于（選填“大于”、“等于”或“小于”）1N．理由是測力計拉力的力臂小于4格．
（4）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．這主要是因為該種方式D．
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）有的同學(xué)按現(xiàn)有方案得出如下結(jié)論：“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”．這個結(jié)論與杠桿平衡條件不符，原因是實驗過程中B．
A．沒有改變力的大小  
B．沒有改變力的方向
C．沒有改變力的作用點  
D．實驗次數(shù)較少，結(jié)論具有偶然性．

Answer 1

分析 （1）杠桿自身有重力，實驗前先要調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，這是為了便于從杠桿上測量出力臂的長度；根據(jù)杠桿的平衡條件“動力×動力臂=阻力×阻力臂”可知在B位置掛鉤碼的個數(shù)；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件來判斷各增加一個鉤碼后的情況；
（3）當(dāng)彈簧測力計斜著拉時，其力臂小于杠桿長，根據(jù)杠桿平衡條件分析出答案；
（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(jié)論來；
（5）從支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．

解答 解：（1）杠桿只有在水平位置平衡時，杠桿本身才與豎直方向下的重力方向垂直，此時的力臂正好在杠桿上，測量起來非常方便，同時，杠桿自身重力作用線過支點，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
設(shè)每只鉤碼的重力G，杠桿每一格的長度為L，
由杠桿的平衡條件可得2G×2L=nG×L，解得n=4，所以應(yīng)在杠桿b處應(yīng)掛的鉤碼數(shù)是4個；
（2）各增加一個鉤碼后，左側(cè)：（2+1）G×2L=6GL，
右側(cè)：（4+1）G×L=5GL，
左側(cè)力與力臂的乘積大于右側(cè)力與力臂的乘積，左側(cè)下沉；
杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；
（3）當(dāng)彈簧測力計在圖乙所示的C位置斜向下拉時，測力計拉力的力臂小于4格，即L₁＜4L，根據(jù)杠桿平衡條件得2N×2L=F×L₁，即F=$\frac{2N×2L}{{L}_{1}}$，因為L₁＜4L，所以F＞1N．
（4）在丙圖中，力和力臂數(shù)目過多，增加了實驗的難度，且不易得出結(jié)論來，所以不易采用D的方式．
（5）“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”，是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直方向的條件下得出的，也就是實驗過程中沒有改變動力或阻力的方向．故A、C、D錯誤，選項B正確．
故答案為：
（1）4；（2）左；動力×動力臂=阻力×阻力臂；（3）大于；測力計拉力的力臂小于4格；
（4）D；（5）B．

點評 杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便直接讀出力臂．