Question

7．圖為探究“杠桿的平衡條件”的實驗裝置．實驗中：
（1）首先應調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時處于水平平衡狀態(tài)．這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響，這時杠桿重力的力臂為零．
（2）實驗過程中，給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿保持水平平衡狀態(tài)，這時就可讀出相應的數(shù)據(jù)．當然也可通過移動鉤碼的位置使杠桿在傾斜狀態(tài)下達到平衡，并進行相關數(shù)據(jù)的測量．但我們總是選取杠桿的水平平衡狀態(tài)進行實驗，其原因主要是便于測力臂．
（3）小明和同學們一起，進一步探究“杠桿平衡，阻力和阻力臂的乘積不變時，動力跟動力臂的關系”的實驗．探究過程中，在杠桿左端某一固定位置掛一個重力G=2.5N的物體，在杠桿右端不同位置處施加不同的豎直向下力F，保證杠桿處于平衡狀態(tài)．記錄的數(shù)據(jù)如下表所示．

實驗	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
動力F/N	0.5	1.0	2.0	2.5	4.0
動力臂L/m	0.4	0.2	0.1	0.08	0.05

（a）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出動力F與動力臂倒數(shù)$\frac{1}{L}$的圖象．
（b）由圖象可得出：杠桿平衡，阻力和阻力臂的乘積不變時，F(xiàn)與L成反比．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時處于水平平衡狀態(tài)，這時杠桿的重心在支點上；
（2）選取杠桿的水平平衡狀態(tài)下進行實驗，因為鉤碼的拉力方向豎直向下，作用點在杠桿上，支點到力的作用點距離等于力臂；
（3）（a）根據(jù)表中數(shù)據(jù)先求出$\frac{1}{L}$的值，然后再描點后連線；
（b）根據(jù)圖象結合正比例、反比例函數(shù)的特點進行分析．

解答 解：
（1）節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時處于水平平衡狀態(tài)，這時杠桿的重心在支點上，所以杠桿重力的力臂為零；
（2）杠桿水平平衡，支點到力的作用點距離即為力臂，可以從杠桿所標的刻度直接讀出力臂；
（3）（a）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，5次動力臂L的倒數(shù)$\frac{1}{L}$分別為：2.5；5；10；12.5；20，利用數(shù)學方法描點作圖如下：

（b）由上圖可知，F(xiàn)和$\frac{1}{L}$成正比，$\frac{F}{\frac{1}{L}}$為定值，所以FL為定值，可以推斷F-L成反比；
故答案為：（1）零；（2）便于測力臂；（3）（a）見上圖；（b）反．

點評 此題是探究“杠桿的平衡條件”實驗，考查了杠桿平衡條件的應用；在使用杠桿平衡條件時，要確定杠桿受到的力及對應的力臂，列出關系式代入數(shù)據(jù)便可求出未知量．