Question

12．某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验时，进行了如下实验步骤：
a．把杠杆的中点支在支架上，这时发现杠杆左端高、右端低，则应该把杠杆的平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
b．把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的个数和位置，使杠杆恢复平衡，记下两边的钩码的重，读出两边的力臂，获得一组实验数据；
c．改变力和力臂数值，再做两次实验；
d．算出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂的数值，分析数据得出结论．
（1）请将步骤a补充完整；
（2）进行步骤a的主要目的是为了直接从杠杆上读出力臂的大小；
（3）步骤d得出的实验结论应该是F₁l₁=F₂l₂；
（4）图甲的杠杆已调至水平平衡，在A点挂了两个相同钩码，则应在B点挂4个相同的钩码，才能使杠杆保持水平平衡；

（5）上述实验步骤c的目的是为了D；（只填代码）
A．减小摩擦对实验的影响               B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值，减小误差         D．获取多组数据，寻找普遍规律
（6）图乙所示，把弹簧测力计挂钩固定在C点，要使杠杆水平平衡，弹簧测力计向右上方拉（拉环固定在支架上）比竖直向上拉示数要大（选填“大”或“小”）．如果此时在A点下方再挂一个钩码，为了使杠杆仍保持水平平衡，且弹簧测力计示数不变，应将悬点D向上（选填“向上”或“向下”）移动．

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．
（2）杠杆在水平位置平衡，好处有二：一是杠杆的重心在支点上，二是两边支点到力的悬挂点距离为力臂，便于力臂的测量．
（3）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂即：F ₁L ₁=F₂L₂．
（4）知道动力臂、阻力、阻力臂，根据杠杆平衡条件求出动力，求出钩码的数量．
（5）初中物理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．
（6）阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大；
根据杠杆平衡的条件（F₁L₁=F₂L₂），计算F₂的值，并且当F₁L₁是定值，L₂越小，F₂越大．

解答 解：
（1）因为杠杆左端高右端低，所以应将平衡螺母向左调，使杠杆在水平位置平衡；
（2）当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（3）本实验的结论是杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F₁l₁=F₂l₂；
（4）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，
图甲中，由杠杆平衡条件得，2G×4L=nG×2L，
所以n=4（个），所以应在杠杆左边B处挂4个相同的钩码．
（5）探究杠杆平衡的条件时进行多次实验，通过实验数据总结实验结论，使实验结论具有普遍性，避免偶然性，故D正确．
（6）图乙中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计逐渐向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大．
如果此时在A点的钩码下方再挂一个钩码，F₁变大，F₁L₁的乘积变大；
为了再次使杠杆平衡，F₂L₂的乘积随之变大；
因为弹簧测力计示数F₂是定值不变，所以要增大L₂的值，应将悬点D向上移动．
故答案为：（1）左；水平；（2）力臂；（3）F₁l₁=F₂l₂；（4）4；（5）D；（6）大；向上．

点评 本题考查调节平衡螺母的作用、杠杆实验时动力和阻力的实验要求及根据杠杆平衡条件计算．当杠杆处于水平位置平衡时，竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上，倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上，力臂变小．