Question

10．小明在做“探究杠桿平衡”的實(shí)驗(yàn)中，所用的器材有規(guī)格相同的鉤碼6只，彈簧測(cè)力計(jì)一只，杠桿及支架，細(xì)線，杠桿上每小格距離相等．
（1）小明將杠桿掛在支架上，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾，若他調(diào)節(jié)杠桿右端的平衡螺母，應(yīng)將該平衡螺母向右端調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡，其調(diào)節(jié)的目的是便于測(cè)量力臂長(zhǎng)短．
（2）小明進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作后，得到的數(shù)據(jù)為F₁=3N、l₁=20cm、F₂=2N和l₂=30cm．該同學(xué)根據(jù)這些數(shù)據(jù)能否得出探究結(jié)論？不能．理由是：只測(cè)量了一組數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論有偶然性．
（3）如圖甲所示，小明在已調(diào)好的杠桿左端2格處掛了3只鉤碼，要使杠桿平衡，除可在杠桿右端第“2”格掛“3”只鉤碼外，也可以在右端第3格掛2只鉤碼來完成．
（4）若杠桿右端不掛鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)在左端第3格處拉杠桿使其平衡．則最小拉力的方向?yàn)樨Q直向上．
（5）如圖乙，將彈簧測(cè)力計(jì)掛在杠桿右端第4格處向下方拉使杠桿平衡，當(dāng)拉杠桿的力由向左下方逐漸變?yōu)橄蛴蚁路嚼�的過程中，拉力的變化情況是以下選項(xiàng)中的D．（填選項(xiàng)符號(hào)）
A．逐漸變大    B．逐漸變小    C．先變大后變小    D．先變小后變大

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時(shí)，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)，為了便于測(cè)量力臂，保持杠桿在水平位置平衡；
（2）為得到普遍性的結(jié)論，選用的樣本要有代表性且數(shù)量足夠多；
（3）根據(jù)杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，分析答題；
（4）杠桿在水平位置平衡，要使拉力最小，力臂應(yīng)該最大，使力臂在杠桿上力臂最大．當(dāng)杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上時(shí)，力臂在杠桿上．根據(jù)動(dòng)力、阻力的定義確定動(dòng)力的方向．
（5）首先分析力臂的變化，再根據(jù)杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，分析拉力的變化．

解答 解：（1）發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，此時(shí)，應(yīng)把杠桿右端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，在水平位置平衡．
因?yàn)橹亓Φ姆较蚴秦Q直向下的，杠桿只有在水平位置平衡時(shí)，支點(diǎn)到力的作用線的距離才正好在杠桿上，也就是正好等于支點(diǎn)力的作用點(diǎn)的長(zhǎng)，這樣測(cè)量力臂長(zhǎng)短會(huì)比較方便．
（2）他只測(cè)量了一組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論有偶然性，應(yīng)測(cè)量多組數(shù)據(jù)，才能得到普遍性的結(jié)論；
設(shè)每個(gè)鉤碼重力是G，杠桿每格的長(zhǎng)度是L，
（3）桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂：
3G×2L=6GL，因?yàn)橹挥?只鉤碼，且杠桿的長(zhǎng)度最長(zhǎng)只有5格，所以杠桿右端：2G×3L=6GL；
即在在右端第3個(gè)格掛2只鉤碼來完成．
（4）杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上，力臂最大，力最小．若杠桿右端不掛鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)在左端第3格處拉杠桿使其平衡．則最小拉力的方向?yàn)樨Q直方向，因阻力即鉤碼的重力有使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以動(dòng)力即拉力有使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，即最小拉力的方向?yàn)樨Q直向上；
（5）當(dāng)拉杠桿的力由向左下方逐漸變?yōu)橄蛴蚁路嚼�的過程中，拉力的力臂逐漸變大；當(dāng)拉力豎直向下時(shí)，力臂達(dá)到最大；當(dāng)拉力逐漸變?yōu)橄蛴蚁路嚼�的過程中，力臂又逐漸變�。�綜上所述力臂的變化情況是先變大后變��；
根據(jù)杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，可知杠桿左邊的“阻力×阻力臂”不變，則右邊的動(dòng)力和動(dòng)力臂成反比，力臂的變化情況是先變大后變小，所以拉力的變化是先變小后變大．
故答案為：
（1）右；便于直接讀出力臂的長(zhǎng)短；
（2）不能；只測(cè)量了一組數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論有偶然性；
（3）3；  2；
（4）豎直向上；
（5）D

點(diǎn)評(píng) 本題探究杠桿平衡，考查實(shí)驗(yàn)器材的調(diào)節(jié)，力臂的概念、實(shí)驗(yàn)操作的過程，歸納法的運(yùn)用及平衡條件的應(yīng)用，是實(shí)驗(yàn)的常考問題．