Question

9．小紅、小明和小燕一起探究杠桿平衡條件的實驗：
（1）實驗前，調節(jié)杠桿在水平位置平衡．然后在杠桿的兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖甲所示，并測出力臂．多次實驗并記錄數(shù)據(jù)．
多次實驗的目的是：尋求普遍規(guī)律，使得出的結論更具有普遍性．

（2）小紅將圖甲中杠桿兩側的鉤碼各取下一個，杠桿會左側下降（選填“右側下降”或“左側下降”）．
（3）小明在實驗時，先在杠桿兩側掛鉤碼進行實驗探究，再用彈簧測力計取代右側的鉤碼繼續(xù)探究，如圖乙所示，他這樣做的最終目的是C．
A．便于直接讀出拉力的大小     B．便于測量力臂的大小     C．便于正確認識力臂
（4）小燕通過實驗探究杠桿平衡時動力和動力臂的關系．實驗過程中，保持阻力、阻力臂不變，在杠桿水平平衡時，測出每一組動力臂L₁和動力F₁的數(shù)據(jù)，并利用實驗數(shù)據(jù)繪制了F₁與L₁的關系圖象，如圖丙所示．請根據(jù)圖象推算，當L₁為0.1m時，F(xiàn)₁為6N．

Answer 1

分析 （1）實驗時，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律；
（2）當左右兩側力與力臂的乘積不相等時，杠桿會轉動，直到在新的位置找到平衡；
（3）從支點到力的作用線的距離叫力臂．杠桿平衡的條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁l₁=F₂l₂；
（4）由于此題中的阻力和阻力臂不變，故據(jù)杠桿的平衡條件分析即可解決．

解答 解：（1）探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結論具有普遍性．
（2）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：
杠桿在水平位置平衡時：左邊=3G×2L=6GL；
右邊=2G×3L=6GL；
如果在兩側鉤碼下再各取下一個相同的鉤碼后：左邊=2G×2L=4GL；
右邊=G×3L=3GL；
杠桿不再水平平衡，左邊會下沉．
（3）從支點到力的作用線的距離叫力臂，在杠桿兩側掛鉤碼，由于重力的方向是豎直向下的，力臂在杠桿上可以直接讀出，當用彈簧測力計拉，若彈簧測力計傾斜時，拉力不再與杠桿垂直，這樣力臂會發(fā)生變化，相應變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，力會相應增大，才能使杠桿仍保持平衡，這樣做實驗可以加深學生對力臂的正確認識；
（4）由于此題中的阻力和阻力臂不變，據(jù)F₁L₁=F₂L₂可知，利用圖象中任意一組數(shù)據(jù)都能得出，F(xiàn)₂L₂=F₁L₁=0.2m×3N=0.6N•m；
故若當L₁為0.1m時，F(xiàn)₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.6N•m}{0.1m}$=6N．
故答案為：（1）尋求普遍規(guī)律，使得出的結論更具有普遍性；（2）左側下降；（3）C；（4）6．

點評 合理運用杠桿平衡條件進行分析，同時明確拉力傾斜時力臂會變小，這也是我們在實驗中應該注意的細節(jié)．