Question

下图为探究“杠杆的平衡条件”的实验装置．实验中：
（1）开始时，总是让杠杆在水平平衡状态下进行实验，其原因主要是便于

 

．如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向

 

调节，或将左端的平衡螺母向

 

调节．

上图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在下表中．

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1
2	1	20		10
3	1	20	1.5	10

（2）将表格中的实验数据补充完整

 

、

 

．
（3）小明的第3次实验存在错误，其错误是

 

．
（4）在实验中，若保持钩码的只数和位置不变，使弹簧测力计由斜向下拉改为竖直向下拉，则弹簧测力计的示数将

 

．（填“变大”、“变小”或“不变”）

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）利用杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂，即通过F₁×L₁=F₂×L₂求解；
（3）由图示可知小明误把力的作用点到支点的距离当成了力臂，力臂应该是支点到力的作用线的垂直距离；
（4）根据杠杆的平衡条件F₁×L₁=F₂×L₂，当F₂×L₂不变时，如L₁变化，F₁的变化与L₁的变化相反．

解答：解：（1）杠杆左端偏高，根据杠杆的平衡条件，则可将右端的平衡螺母向左调节，或将左端的平衡螺母向左调节；
（2）根据杠杆的平衡条件计算得出：
①L₂=

F1×L1

F2

=

1.5N×10cm

1N

=15cm
②F₂=

F1×L1

L2

=

1N×20cm

10cm

=2N
（3）第三次实验中，拉力F₁的方向不再与杠杆垂直，因此小明存在的错误是误把力的作用点到支点的距离当做了力臂；
（4）弹簧测力计由斜向下拉改为竖直向下拉时，F₂和L₂都不改变，力臂L₁增大了，根据杠杆的平衡条件F₁×L₁=F₂×L₂，故弹簧测力计的示数将变小．
故答案为：（1）力臂、左、左；
（2）15、2；
（3）动力臂测量错误；
（4）变小．

点评：本题需明确两点：
（1）力臂是支点到力的作用线的距离，当力的方向与杠杆垂直时，力臂等于支点到力的作用点的距离；
（2）在阻力、阻力臂不变的前提下，动力臂变化时，动力也变化，但与动力臂变化情况相反．