Question

小強在探究“杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）他先調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在

水平

位置平衡；他這樣做的好處是

消除杠桿重力對實驗結果的影響

．而在具體的實驗中小強每次都要將杠桿調到水平位置靜止，這樣做的目的是

便于直接讀出力臂的大小

．
（2）實驗中，有一組同學猜想杠桿的平衡條件可能是“動力+動力臂=阻力+阻力臂”．他們經過實驗，獲得了下述數據：

動力F1/N	動力臂Ll/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
4	5	5	4

于是，他們認為自己的猜想是正確的．你認為他們實驗過程中存在的問題是：

實驗不能只憑一組數據得到結論，必須在多次實驗的基礎上通過分析才能得出結論；單位不同的兩個物理量不能直接相加

．
（3）下表是小強的實驗記錄，在這兩組數據中，他發現實驗序號為

1

的一組數據是錯誤的．經檢查，結果是測量阻力臂時讀錯了，阻力臂的實際值應為

0.6

m；通過探究，小強得到杠桿的平衡條件是

動力×動力臂=阻力×阻力臂或F₁L₁=F₂L₂

．

實驗序號	動力F1/N	動力臂L1/m	阻力F2/N	阻力臂L2/m
1	2	0.3	l	0.4
2	1	0.4	2	0.2

（4）當在A處掛三個鉤碼如圖所示，要使杠桿平衡應在B處掛

4

個鉤碼（每個鉤碼質量均200g）．拿去B處鉤碼，改在C處用彈簧測力計豎直向上拉，杠桿平衡時彈簧測力計上示數為

12

N．當將彈簧測力計偏離豎直位置還在C處斜向右上方拉時，彈簧測力計上示數會

變大

．（填“不變”“變大”“變小”）

Answer 1

分析：（1）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（重力的方向跟杠桿垂直），這樣調節便于直接讀取力臂的大小、同時能夠消除杠桿自身重力對杠桿平衡的影響，因此在此實驗中我們應首先調節杠桿在水平位置平衡．
（2）實驗規律應建立在多次測量的基礎上，以避免得到偶然性的結論；不同的物理量之間不能直接加減．
（3）根據杠桿平衡的條件，F₁×L₁=F₂×L₂，進行解答．
（4）由杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂．可計算出所掛鉤碼的多少．根據杠桿的平衡條件，可計算出用彈簧測力計在C點豎直向上拉著杠桿使它水平平衡時的拉力．阻力和阻力臂不變時，彈簧測力計傾斜，動力臂變小，動力變大．

解答：解：（1）實驗時，應先調節杠桿兩端的平衡螺母，直到杠桿在水平位置平衡，當杠桿在水平位置平衡后，消除杠桿重力對實驗結果的影響．小強每次都要將杠桿調到水平位置靜止，這樣做便于直接讀出力臂的大小．
（2）這組同學的猜想：動力+動力臂=阻力+阻力臂，沒有意義，且實驗數據只有一組，應多做幾次實驗，得到多組數據，分析找到結論．單位不同的兩個物理量不能直接相加．
（3）根據杠桿平衡的條件，2×0.3≠1×0.4，所以第一組數據錯誤，并且綜合1、2兩組數據可得：動力×動力臂=阻力×阻力臂或F₁L₁=F₂L₂．
（4）在A處距支點4個格，B處距支點3個格，A處掛有3個鉤碼，根據杠桿平衡原理，則B處應掛4個鉤碼．
設OA=4，則OC=2
A處3個鉤碼的重力G_A=m_Ag=3×0.2kg×10N/kg=6N，
∴由杠桿的平衡條件可知：OA?GA=OC?F
∴4×6N=2F
解得F=12N．
彈簧測力計豎直向上拉杠桿時，拉力力臂為OC，彈簧測力計傾斜拉杠桿，拉力的力臂小于OC，拉力力臂變小，拉力變大，彈簧測力計示數變大．
故答案為：（1）水平；消除杠桿重力對實驗結果的影響；便于直接讀出力臂的大小；（2）實驗不能只憑一組數據得到結論，必須在多次實驗的基礎上通過分析才能得出結論；單位不同的兩個物理量不能直接相加；（3）1；0.6；動力×動力臂=阻力×阻力臂或F₁L₁=F₂L₂；（4）4；12；變大．

點評：（1）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調節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．
（2）為使實驗結論更令人信服，應當要求實驗數據的取值范圍盡可能大一些，分散一些．
（3）當杠桿處于水平位置平衡時，豎直作用在杠桿上的力的力臂在杠桿上，傾斜作用在杠桿上力的力臂在杠桿以外的位置上，力臂變小．