Question

4．小明在探究杠桿的平衡條件的實驗中，以杠桿中點為支點．
（1）在調(diào)節(jié)杠桿平衡時，小明發(fā)現(xiàn)杠桿右端低左端高，此時杠桿平衡（選填“平衡”或“不平衡”），接下來他調(diào)節(jié)杠桿右端的平衡螺母使它在水平位置平衡．
（2）小明在杠桿兩側(cè)掛上鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼的數(shù)量和位置直到杠桿水平平衡，如圖甲所示，此時小明將兩邊鉤碼同時向遠離支點方向移動相同的距離后，杠桿左（選填“左”或“右”）端下沉．
（3）如圖乙所示，小明設計了兩種實驗方案：第一種彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數(shù)為F₁；第二種彈簧測力計傾斜拉，其讀數(shù)為F₂．第一種實驗方案更方便，兩次彈簧測力計讀數(shù)F₁＜F₂．
（4）圖乙操作過程中，當彈簧測力計的示數(shù)達到量程仍不能使杠桿水平平衡，你認為接下來合理的操作是將左側(cè)的鉤碼向右移．（寫出一條即可）
（5）實驗結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖丙所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于水平平衡時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符，其原因可能是：杠桿的自重影響了杠桿平衡條件的探究．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止狀態(tài)和勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)都稱為杠桿平衡；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件可知，當杠桿兩邊鉤碼同時向遠離支點方向移動相同的距離，力和力臂的乘積大的一端下沉；
（3）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；
根據(jù)杠桿的平衡條件是F₁L₁=F₂L₂分析拉力為F₁和F₂的大小關(guān)系；
（4）根據(jù)杠桿平衡件進行分析；
（5）圖丙中，支點位于動力和阻力的右側(cè)，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了影響．

解答 解：
（1）實驗前，桿杠雖然右端低左端高，但杠桿處于靜止狀態(tài)，所以此時桿杠處于平衡狀態(tài)；
（2）設一個鉤碼重為G，杠桿一個格的長度為L，杠桿在水平位置平衡后，如果將兩邊鉤碼同時向遠離支點方向移動相同的距離后，左端力與力臂的乘積為3G×3L=9GL，右端力與力臂的乘積為2G×4L=8GL，左端下沉；
（3）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此第一種實驗方案更方便，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，能從杠桿上直接讀力臂；因為第一方案的動力臂要大于第二種方案的動力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件，在阻力和阻力臂都相同的情況下，動力臂越大的越省力，所以，F(xiàn)₁＜F₂；
（4）當彈簧測力計的示數(shù)達到量程仍不能使杠桿水平平衡，可以換用更大量程的測力計；根據(jù)杠桿的平衡條件，也可以減少左側(cè)鉤碼的數(shù)量或者左側(cè)鉤碼右移；
（5）利用如圖丙所示裝置進行探究，杠桿的重心沒有通過支點，杠桿的自重對杠桿平衡有影響．
故答案為：（1）平衡；（2）左；（3）一；＜；（4）將左側(cè)的鉤碼向右移；（5）杠桿的自重影響了杠桿平衡條件的探究．

點評 本題重點考查探究杠桿平衡條件的實驗調(diào)平和操作，要求平時做實驗時多加注意，鍛煉自己的實驗操作能力．