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17.某同学用如图甲所示的装置,探究杠杆平衡条件.
(1)为了方便测量力臂,应将杠杆调至水平位置平衡,调节时若杠杆右端下沉,应将平衡螺母向左端调节.
(2)杠杆平衡后,小明在图甲的A位置挂上4个钩码,可在B位置挂上6个钩码,使杠杆在水平位置平衡.于是小明便得出了杠杆的平衡条件,他这样得出的结论是否合理?不合理;原因是:实验次数只有一次,结论具有偶然性.
(3)探究过程中,在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G=2.5N的物体,在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F,保证杠杆处于平衡状态.根据多次测量得出F、L数据,画出F和$\frac{1}{L}$的图象如图乙,由图象可得出杠杆平衡的条件是F与L成反比.根据杠杆平衡条件,当F=2N时,可求出重力G的力臂是0.2m.

分析 (1)①探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响,使实验简单化,便于探究.
②调节杠杆平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动.
(2)根据杠杆的平衡条件计算得出B位置所挂钩码的个数;用实验探究物理问题时要进行多次实验,有的是为了多次测量求平均值来减小误差;有的是多次测量发现变化规律;有的是为了使实验结论具有普遍性.
(3)①由F和$\frac{1}{F}$的图线知,F和$\frac{1}{L}$成正比,可以推断F-L成反比.
②当物体重G和其力臂不变时,画出F和$\frac{1}{L}$的图线如图乙,当F=2N,$\frac{1}{L}$=4m-1时,杠杆处于平衡状态,根据$\frac{1}{L}$=4m-1求出F的力臂L,根据杠杆平衡条件求出重力G的力臂.

解答 解:(1)杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响.
杠杆右端下沉,左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动.
(2)①设杠杆一个小格代表L,一个钩码重为G,
杠杆左端:4G×3L=12GL,
要使杠杆在水平位置平衡,可在B位置挂钩码的个数:
2G×nL=12GL
n=6;
②只有一次实验总结实验结论是不合理的,一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性.
(3)①通过乙图可知,F和$\frac{1}{L}$成正比,$\frac{F}{\frac{1}{L}}$为定值,所以FL为定值,可以推断F与L成反比;
②因为$\frac{1}{L}$=4m-1,所以L=0.25m,
根据杠杆平衡条件得:GL'=FL,即2.5N×L'=2N×0.25m,所以L'=0.2m.
故答案为:(1)水平;左;(2)6;不合理;实验次数只有一次,结论具有偶然性;(3)反;0.2.

点评 此题探究杠杆的平衡条件,主要考查了杠杆的调平,同时考查了杠杆平衡条件的应用及图象的分析.

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