Question

某实验小组做“研究杠杆平衡条件”的实验：（不考虑杠杆自重和摩擦）
（1）实验前，在没有挂钩码时，小明同学发现杠杆停止时处于如图1所示的位置，此时杠杆处于______（填“平衡”或“不平衡”）状态，则应将左端的平衡螺母向______调（选填“右”或“左”），使杠杆在______位置平衡；杠杆平衡后，若在a点挂2个50g钩码，那么在b点应该挂______个50g钩码才能使杠杆恢复平衡．
（2）三次实验数据记录表格如下：

实验序号	动力F1（牛）	动力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	2	4	2	4
2	4	6	3	8
3		8	4	6

明小组用如图2所示进行第3次实验，弹簧测力计的所示如图3所示，则动力F₁=______N
②分析三次实验数据，发现第3次实验中弹簧测力计示数偏大，检测弹簧测力计发现完好无损，原因可能是______．
（3）在探究中．有一组同学猜想扛杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”．他们经过实验获得了下列数据：

动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
4	5	5	4

于是，他们认为自己的猜想得到了验证．你认为他们的实验探究过程存在什么问题？______、______（列出两点）
（4）通过探究，大家得出了杠杆平衡条件．生活中的镊子应用了该实验中的第______次实验原理．

Answer 1

解：（1）实验前没有挂钩码时，如图1所示，杠杆没有处于平衡状态，发现杠杆左端下倾，应将杠杆两端的螺母向右端移动，使杠杆在水平位置平衡；
设一个钩码重为G，杠杆上一个格为L，根据杠杆平衡条件：2G×3L=F₂×2L，所以F₂=3G，即b点应该挂3个钩码；
（2）①图中弹簧测力计的分度值是0.2N，指针指在3N下面第3个小格上，因此弹簧测力计读数为3N+0.2N×3=3.6N；
②第3次实验中，拉力的方向向右倾斜，导致阻力臂偏小，根据杠杆平衡条件，动力、动力臂不变时，阻力臂变小，阻力就会变大，因此弹簧测力计的示数变大；
（3）他们只测出了一组数据并且还将两个单位不同的物理进行相加，这是错误的；
（4）钓鱼竿是费力杠杆，动力臂小与阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第2次实验原理．
故答案为：（1）不平衡；右；水平；3；（2）3.6；弹簧测力计没有竖直向下拉；（3）实验只凭一组数据得到结论；将单位不同的两个物理量相加；（4）2．
分析：（1）实验前先要调节杠杆两端的螺母，使其在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响；根据杠杆平衡条件求出b点挂钩妈的个数；
（2）①弹簧测力计读数时要看清分度值，根据指针的位置读数；
②由图可见，第3次实验中拉力的方向没有竖直向下，导致力臂不能从杠杆上正确读出．
（3）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；单位不同的两个量是不能相加的；
（4）杠杆按动力臂和阻力臂大小的关系分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆．
点评：（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）本实验探究题，难点是分析学生出错的原因，本实验中的结论是普遍规律，必须经过多次测量才能得出．
（3）杠杆可分为三类：
①省力杠杆：动力臂大于阻力臂，省力费距离，如起子、剪铁皮的剪刀等；
②费力杠杆：动力臂小于阻力臂，费力省距离，如镊子、钓鱼竿、理发用的剪子；
③等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，既不省力也不省距离，如天平．