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    20．探究杠杆的平衡条件

    提出问题：
    如图1所示，是一种常见的杆秤．此时处于水平位置平衡．
    发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉，他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的力来实现；
    发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡，说明通过改变力臂的长短也可以改变杠杆的平衡．那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢？
    制定计划与设计实验：
    实验前，轻质杠杆处于如图2所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡螺母向右（选填“左”或“右”）调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的好处是便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响．
    实验结论：
    如图3所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2．
    拓展应用：
    如图4所示，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个费力杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），此杠杆的支点是图中的C点．假如托起6N的重物，请你根据图4所示，估算出手臂要用的动力大约是48N．

    分析 提出问题：根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，改变杠杆所受的力及其力臂，都可以改变力和力臂的乘积；
    制定计划与设计实验：实验中为了便于测量力臂，消除杠杆自身重力对实验的影响，应调节杠杆在水平位置平衡，调节时，需将平衡螺母向上翘的一端一端；
    实验结论：分析三幅图中力和对应力臂的关系，得出杠杆的平衡条件F1L1=F2L2；
    拓展应用：做出动力臂和阻力臂，根据力臂的关系判断杠杆的省力情况；
    确定支点，估计动力臂和阻力臂的关系，根据杠杆的平衡条件估算出动力的大小．

    解答 解：提出问题：小明在左侧挂钩上增加物体，改变了杠杆所受的力，改变了杠杆的平衡；
    小新移动秤砣改变秤砣对杆力的力臂，使其恢复水平位置平衡，说明通过改变力臂的长短也可以改变杠杆的平衡；
    制定计划与设计实验：图2可知，杠杆的右端上翘，应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响；
    实验结论：图3中，设每个钩码的重力为G，每个小格的长度为L，分析三次实验，甲图：3G×3L=3G×3L；
    乙图：3G×2L=2G×3L；丙图：4G×L=2G×2L；可得杠杆的平衡条件是：F1L1=F2L2；
    拓展应用：图4中，支点在C点，做出杠杆所受的力及对应的力臂，如下图：

    由图知，动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，为费力杠杆；
    由图知，阻力臂大约为动力臂的8倍，根据杠杆平衡条件：
    F1=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=8F2=8×6N=48N．
    故答案为：提出问题：力；力臂；
    制定计划与设计实验：右；便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响；
    实验结论：F1L1=F2L2；
    拓展应用：费力；C；48．

    点评 本题是探究杠杆平衡条件实验，考查了对实验的探究过程掌握及对平衡条件的应用，更有利于对杠杆平衡条件知识的理解．

    练习册系列答案
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    （1）实验中我们通过观察木桩陷进沙坑的深度来比较重力势能的大小．
    （2）为探究“重力势能大小与物体的质量的关系”，应对比A、B两铁块的撞击实验，得到的结论是：具有相同高度的物体，质量越大，重力势能越大．

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    （1）小华同学观察水在加热过程中温度随时间的变化情况，并记录了有关数据，如下表，请根据表中的数据在方格纸图乙上作出水沸腾时温度随时间变化的图象．
    时间/min012345678
    温度/℃9092949697.598989898
    （2）依据表中数据可知当地气压小于（选“大于”、“小于”或“等于”）标准大气压．

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