Question

19．某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验进行了如下实验步骤．
a．把杠杆的中点支在支架上；
b．把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置使杠杆水平平衡；
c．记下两边的钩码的重，用尺量出它们的力臂，记下实验数据；
d．改变力和力臂数值，做三次实验．
e．求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂数值．
（1）请你指出该同学在b步操作之前漏掉了一个重要步骤，这个步骤是调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡
（2）如果实验中所用钩码的质量都相等，如果在如甲图示，杠杆的B处应该挂4个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡．若钩码所挂位置不动，将左边的钩码拿掉一个，要使杠杆仍保持平衡状态，应将右边的钩码拿掉2个．
（3）如果在C点改用弹簧测力计拉，也使杠杆水平平衡，应沿竖直向上方向拉动弹簧测力计．
（4）如果如乙图示把弹簧测力计斜拉，且拉环固定在支架上（P点），当杠杆水平平衡时弹簧测力计示数比步骤（3）中的大（选填“大”、“小”）．原因是拉力的力臂比第三次实验的拉力力臂变变小（选填“变大”或“变小”）了．
（5）由此，总结出杠杆的平衡条件为：F₁L₁=F₂L₂．

Answer 1

分析 （1）探究杠杆平衡条件的实验时，首先把杠杆支在支架上，然后调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，最后才挂钩码进行探究；
（2）根据杠杆平衡的条件（F₁L₁=F₂L₂），进行计算；
（3）杠杆在水平位置平衡，力竖直作用在杠杆上，便于确定力臂；根据阻力阻碍杠杆转动，动力促使杠杆转动，判断动力的方向；
（4）杠杆都在水平位置平衡，当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，力臂变小，力变大；
（5））根据杠杆平衡的条件（F₁L₁=F₂L₂），进行解答．

解答 解：
（1）实验步骤中，把杠杆的中点支在支架上，就进行探究杠杆平衡条件的实验数据的测量，没有考虑杠杆重力对杠杆平衡产生的影响和便于测量力臂，所以b步之前漏掉一个重要步骤：调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）设每个钩码的重力为G，每个格的长度为L，根据杠杆平衡的条件：F₁L₁=F₂L₂可知；
2G×4L=F₂×2L，所以F₂=4G，杠杆的B处应该挂4个钩码；
若钩码所挂位置不动，将左边的钩码拿掉一个，要使杠杆仍保持平衡状态，根据杠杆平衡的条件：F₁L₁=F₂L₂可知；
G×4L=F₂×2L，所以F₂=2G，杠杆的B处应该挂2个钩码，应将右边的钩码拿掉2个；
（3）使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于确定力臂，所以弹簧测力计要竖直拉动杠杆；图中钩码使杠杆逆时针转动，拉力要使杠杆顺时针转动，所以弹簧测力计要竖直向上拉动杠杆；
（4）阻力、阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，动力增大，所以弹簧测力计示数变大；
（5）通过此实验，总结出杠杆的平衡条件为：F₁L₁=F₂L₂．
故答案为：（1）b；调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）4；2；（3）竖直向上；（4）大；变小；（5）F₁L₁=F₂L₂．

点评 （1）探究杠杆的平衡条件和使用天平称量物体质量时，操作步骤是大致相同的：首先调节杠杆或天平在水平位置平衡，然后在挂钩码或往天平盘内增加物体和砝码，使杠杆或天平重新平衡；
（2）探究杠杆平衡时，弹簧测力计倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，力臂变小，力变大，是本实验经常考查的内容．