Question

11．在“研究杠杆平衡条件”实验中：

（1）实验过程中出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向右（填“左”或“右”）移动3格．
（2）图甲中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时一个相同的钩码，这时杠杆将顺时针转动．（填“保持水平平衡”或“顺时针转动”或“逆时针转动”）．
（3）如表是小华得到的一组实验数据，由此她得出“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的错误结论．你认为她的造成错误的原因是什么？一组数据具有偶然性，不同的物理量不能相加．

动力/N	动力臂/cm	阻力/N	阻力臂/cm
3	4	4	3

（4）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．这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较，你认为哪种实验方案好并说明理由：杠杆在水平位置的实验方案好，便于测量力臂．
（5）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小华同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，实际测得的拉力大小比理想状态时的数值偏大，其原因是：杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆的平衡条件可知，杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节．利用杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂计算出右边的钩码所挂的位置，然后与现在的位置右边4格作比较，得出钩码应向右移动的格数．
（2）杠杆是否平衡，取决于F₁L₁与F₂L₂的乘积，若F₁L₁=F₂L₂，杠杆平衡；若F₁L₁≠F₂L₂，杠杆就不平衡，会沿FL的值大的F的方向转动；
（3）小华只由一次实验的数据就得出结论是不可靠的；应该多做几次，得到多组数据，分析得出规律；
（4）杠杆平衡是指杠杆保持静止不动或匀速转动的状态．杠杆可以在任意位置保持平衡但是为了便于测量力臂，最好是在水平位置保持平衡；
（5）杠杆本身是有重力的，为了消除杠杆本身重力对实验的影响，将支点作用在杠杆的重心处即杠杆的中点．

解答 解：（1）由图示左端下沉．根据杠杆的平衡条件，为了使它在水平位置平衡，应将左边的螺母向右调节；
利用杠杆的平衡条件计算：左边=2×3=右边=1×L₁，所以L₁=6，所以应将右边的钩码向右移动3格．
（2）将图甲中的杠杆调节水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时增加一个相同的钩码，根据杠杆的平衡条件计算：左边=3×3=9；右边=2×6=12，所以右边的乘积大于左边的乘积，杠杆右边钩码的重力方向转动，即沿顺时针方向转动．
（3）只从一次实验研究得出结论具有偶然性，不具有普遍性，实验结论必须在多次试验的基础上得出，这样才能有效地避免实验结果偶然性出现．同时，力和力臂是单位不同的两个物理量，不能相加；
（4）杠杆由于自身重力的原因，杠杆右端下沉说明右端力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向左调，使杠杆在水平位置平衡，这样便于测量力臂；
（5）如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响，所以测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．
故答案为：（1）右；3；
（2）顺时针转动；
（3）一组数据具有偶然性，不同的物理量不能相加；
（4）杠杆在水平位置的实验方案好，便于测量力臂；
（5）杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响．

点评 根据杠杆的平衡原理，判断杠杆是否能保持水平平衡只要看“动力和动力臂的乘积”与“阻力和阻力臂的乘积”是否相等．如果乘积相等，则杠杆平衡；若乘积不等，那么杠杆将向乘积大的一边下倾．