Question

16．在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干．同学们设计了两种实验方案：
方案一：
（1）将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，将杠杆右侧的平衡螺母向左调到头了，杠杆右端仍下沉，此时应将杠杆左侧的平衡螺母向左调，直到杠杆在水平位置平衡为止．
（2）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F₁=6N、l₁=20cm、F₂=4N和l₂=30cm．
同学根据这些数据能否得出探究结论？不能．理由是因为一次实验获得的数据有偶然性，不能反映普遍规律．
方案二：
（3）使杠杆在倾斜一定角度的位置做实验，也能得出杠杆平衡条件．方案二与方案一相比较，你认为实验方案一更好，理由：力臂在杠杆上，便于测量力臂．
（4）如图所示，杠杆在水平位置平衡．如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码，则杠杆右端将下沉．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；
（2）实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律；
（3）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小．杠杆在水平位置平衡．
（4）先由此时的杠杆平衡求出动力臂和阻力臂的比值，当杠杆两端各增加一个相同钩码，力和力臂的乘积大的一端下沉．

解答 解：（1）杠杆不在水平位置，右端向下倾斜，则重心应向左移动，故应向左调节螺母，使其在水平位置平衡；
（2）杠杆平衡条件是规律性结论，必须经过多次实验验证才行，只有一次实验数据，偶然性太大，不能反映普遍规律；
（3）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于力臂的测量，简化实验．
（4）设杠杆的一个小格代表L，一个钩码的质量为m，
杠杆平衡时，3mg×l₁=2mg×l₂，所以，l₁=$\frac{2}{3}$l₂．
如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码，
所以，杠杆左端力和力臂的乘积：4mg×l₁=$\frac{8}{3}$mg×l₂，
杠杆右端力和力臂的乘积：3mg×l₂，
杠杆右端力和力臂的乘积大，杠杆右端下沉．
故答案为：（1）左；平衡；（2）不能；因为一次实验获得的数据有偶然性，不能反映普遍规律；（3）一；力臂在杠杆上，便于测量力臂；（4）右．

点评 调节杠杆在水平位置平衡和调节天平横梁平衡的方法是相同的，都是平衡螺母向上翘的一端移动．
判断杠杆平衡时，如果左右力和力臂的乘积相等，杠杆平衡；如果不相等，力和力臂乘积大的一端下沉．