Question

9．同學們通過觀察實驗研究了影響杠桿平衡的因素，之后對杠桿究竟在什么條件下才平衡展開探究．請你隨同學們一同進行實驗探究．

（1）圖（a）是處于平衡狀態的杠桿．圖（b）（c）（d）是同學們的操作及現象，由此得到的實驗結論是：作用在杠桿兩邊上的力的大小、方向和作用點都能影響杠桿的平衡．
（2）為便于描述力對杠桿的作用效果，物理學中引入了“力臂”的概念．因為力臂同時包含了力的方向和作用點兩個要素．因此同學們利用圖e所示的裝置及材料（鉤碼0.5N/個，杠桿分度4cm/格）設計了“探究杠桿的平衡條件”的實驗步驟如下．
a．在未懸掛鉤碼前，向右端調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置靜止； 
b．在杠桿支點兩側分別懸掛不同數量的鉤碼并調節其位置，使杠桿在水平位置重新平衡，記錄動力、阻力（大小分別等于兩側所懸掛 鉤碼的重力）及動力臂、阻力臂等數據于表格中；
c．改變鉤碼數量重復步驟b，進行多次實驗．

實驗次數	動力F1/N	動力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	0.5	24	1.0	12
2	1.5	16	1.0	24
3	1.0	8	2.0	4

①將實驗步驟中的劃線部分補充完整；
②請你分析并處理表中實驗數據，歸納得出杠桿平衡的條件．

Answer 1

分析 （1）由圖a、b、c、d可知，改變杠桿的力的大小、方向和作用點都影響杠桿平衡；
（2）“力臂”包含力的大小和作用點，對于杠桿平衡的實驗，應使杠桿在水平位置平衡，利用表格數據分析得出結論．

解答 解：（1）觀察圖a、b、c、d可知，作用在杠桿兩邊上力（或阻力及動力）的大小、方向和作用點的改變，都能夠影響杠桿的平衡；
（2）力臂從力的三要素方面來說，給力的方向和作用點有關；
①a．（在未懸掛鉤碼前）向右端調節杠桿兩邊的平衡螺母
b．使杠桿在水平位置重新平衡
②第1次實驗中，F₁L₁=0.5N×24cm=12N•cm=F₂L₂=1.0N×12cm=12N•cm
同理：第2次實驗中，F₁L₁=F₂L₂=24N•cm，第3次實驗中，F₁L₁=F₂L₂=8Ncm
（分析上述數據發現，每次杠桿平衡時，F₁與F₂可以不等，L₁與L₂也可以不等，但F₁L₁=F₂L₂）
由此歸納得出杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂．
故答案為：（1）作用在杠桿兩邊上的力的大小、方向和作用點都能影響杠桿的平衡；（2）方向和作用點；a、在未懸掛鉤碼前，向右端調節杠桿兩端的平衡螺母；b、使杠桿在水平位置重新平衡．
c、杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂．

點評 本題主要考查杠桿的平衡與力的三要素的關系，探究杠桿的平衡原理，基礎題目．