Question

20．小明在探究“杠桿平衡條件”實驗中
（1）實驗前，如果杠桿的左端向下傾斜，右端平衡螺母應向右端調(diào)節(jié)，或者左端平衡螺母應向右端調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，其目的是便于測量力臂；避免杠桿自重對實驗的影響．
（2）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．接這改變鉤碼數(shù)或者移動A、B位置多次實驗，收集多組數(shù)據(jù)其目的是使結論具有普遍性；實驗得到的結論是F₁L₁=F₂L₂（用字母符號表示）．
（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2N．當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”）2N．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止狀態(tài)或勻速轉動狀態(tài)時，杠桿處于平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
（2）設杠桿每格的長度為L，每個鉤碼重為G，左側A點力與力臂的乘積為4GL；要使杠桿平衡，右側B點力與力臂的乘積也應為4GL；實驗時，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數(shù)據(jù)找普遍規(guī)律從而得出杠桿平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂；
（3）探究“杠桿平衡條件”的實驗，主要測量的量有兩端力的大小，和力臂的長短．這里的力是鉤碼的重力，方向是豎直向下的，而力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，因此當力臂在水平方向時，力臂最長，斜向下拉，力臂變小，力變大．

解答 解：（1）杠桿左端低、右端高，杠桿重心應右移，應將平衡螺母（左端和右端）向右調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；杠桿只有在水平位置平衡時，杠桿本身才與豎直向下的重力方向垂直，此時的力臂正好在杠桿上，是杠桿的長度，測量起來力臂非常方便，同時，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；
（2）設杠桿每格的長度為L，每個鉤碼重為G，左側A點力矩為2G×2L=4GL；右側B點力臂為L，要使杠桿平衡，所以，需在B點掛4個鉤碼，即4G×L=4GL；
探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結論具有普遍性；
通過實驗得出杠桿平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂；
（3）力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，因此當力臂在水平方向時，力臂最長，斜向下拉，力臂變小，力變大，因此彈簧測力計在圖乙所示的C位置斜向下拉，當杠桿在水平位置平衡時，測力計的示數(shù)將大于2N．
故答案為：（1）右； 右；水平；便于測量力臂；避免杠桿自重對實驗的影響；（2）4；使結論具有普遍性；F₁L₁=F₂L₂；（3）大于．

點評 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來，還可以消除杠桿重力對杠桿平衡的影響；
（2）初中物理實驗進行多次測量有些是為了求平均值，使測得的數(shù)據(jù)更準確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探究杠桿平衡的條件就是為了尋找普遍規(guī)律．