Question

14．小林在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）把杠杆挂在支架上，观察到杠杆左端下沉，当他去调节螺母时，发现两侧螺母已丢失，聪明的小林在右（“左”或“右”）侧末端缠些透明胶就使杠杆在水平位置平衡了．
（2）接着小林在杠杆的两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，保持杠杆在水平位置平衡，改变钩码数量与位置，获取三组测量数据，其目的是：使结论具有普遍性．
（3）某次测量中，如图甲所示的杠杆已处于平衡状态．若小林在两边钩码下方各拿走两个钩码，杠杆左（“左”或“右”）端将下沉．为使杠杆恢复水平平衡，小林应将左侧剩余的两个钩码移至D处（填字母）．
（4）在实验结束时，小林想到家里妈妈常用的挤水胶棉拖把，主要结构如图乙所示，使用前将棉头浸泡于水中吸水，再向后拉动“拉手”A，使之绕C点转动，胶棉夹将棉头中多余水分挤出．请在图乙中画出拉力F的力臂L，此拖把中的“拉手”属于省力杠杆（填“省力”或“费力”）．

Answer 1

分析 （1）杠杆平衡调节原则是：右低将平衡螺母左调，左低将平衡螺母右调．调节螺母的本质是使移动杠杆的重心在支点上，这时杠杆平衡．如无螺母，也可采取其他措施，移动杠杆的重心到支点，使杠杆平衡．观察到杠杆左端下沉，所以可在杠杆右侧末端适当缠些透明胶就使杠杆在水平位置平衡了．
（2）实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律；
（3）若杠杆平衡，再从两边钩码下方各拿走钩码，分析杠杆的平衡，可先分别算出此时的F₁L₁和F₂L₂大小进行比较确定．
（4）从支点O向动力F的作用线作垂线段即为动力臂L；
结合图片和生活经验，判断拉手在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．

解答 解：
（1）在杠杆调平时，观察到杠杆左端下沉，说明水平时重心在支点左边，使重心右移，杠杆才能平衡，在没有螺母的情况下，在右侧末端缠些透明胶能使杠杆重心向右移动，缠适量透明胶，当重心到支点处，杠杆就平衡了．
（2）探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论具有普遍性．
（3）小明在两边钩码下方各拿走两个钩码，此时左边剩2个钩码，右边剩1个钩码，左边：F₁×L₁=2个×3格，右边：F₂×L₂=1个×4格，F₁×L₁＞F₂×L₂，杠杆左边下沉．
为使杠杆恢复水平平衡，设钩码重为G，杠杆每小格为L．根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂，得：
L₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{G×4L}{2G}$=2L，所以小明应将左侧剩余的两个钩码移至D处．
（4）从支点O向动力F的作用线作垂线段即为动力臂L，如图所示：

该拖把中的“拉手”的支点在O点，当手拉动拉手时，拉力是动力，动力作用点在拉手末端，胶棉夹对拉手的阻力作用点在中间位置，所以动力臂大于阻力臂，属于简单机械中的省力杠杆．
故答案为：（1）右；（2）使结论具有普遍性；（3）左；D；（4）省力．

点评 本题主要考查学生对实验出现问题时的分析处置能力，以及杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂运用．