Question

10．小明在做“探究杠桿平衡”的實驗中，所用的器材有規(guī)格相同的鉤碼6只，彈簧測力計一只，杠桿及支架，細線，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，若他調節(jié)杠桿右端的平衡螺母，應將該平衡螺母向右端調節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡，其調節(jié)的目的是便于測量力臂長短．
（2）小明進行正確的實驗操作后，得到的數(shù)據(jù)為F₁=3N、l₁=20cm、F₂=2N和l₂=30cm．該同學根據(jù)這些數(shù)據(jù)能否得出探究結論？不能．理由是：只測量了一組數(shù)據(jù)，得出的結論有偶然性．
（3）如圖甲所示，小明在已調好的杠桿左端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，改用彈簧測力計在左端第3格處拉杠桿使其平衡．則最小拉力的方向為豎直向上．
（5）如圖乙，將彈簧測力計掛在杠桿右端第4格處向下方拉使杠桿平衡，當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中的D．（填選項符號）
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，調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，平衡螺母向上翹的一端移動，為了便于測量力臂，保持杠桿在水平位置平衡；
（2）為得到普遍性的結論，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：動力×動力臂=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，力臂應該最大，使力臂在杠桿上力臂最大．當杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上時，力臂在杠桿上．根據(jù)動力、阻力的定義確定動力的方向．
（5）首先分析力臂的變化，再根據(jù)杠桿平衡條件：動力×動力臂=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，應把杠桿右端的平衡螺母向右調節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時，在水平位置平衡．
因為重力的方向是豎直向下的，杠桿只有在水平位置平衡時，支點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力的作用點的長，這樣測量力臂長短會比較方便．
（2）他只測量了一組數(shù)據(jù)，實驗次數(shù)太少，結論有偶然性，應測量多組數(shù)據(jù)，才能得到普遍性的結論；
設每個鉤碼重力是G，杠桿每格的長度是L，
（3）桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂：
3G×2L=6GL，因為只有6只鉤碼，且杠桿的長度最長只有5格，所以杠桿右端：2G×3L=6GL；
即在在右端第3個格掛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�。�若杠桿右端不掛鉤碼，改用彈簧測力計在左端第3格處拉杠桿使其平衡．則最小拉力的方向為豎直方向，因阻力即鉤碼的重力有使杠桿逆時針轉動的趨勢，所以動力即拉力有使杠桿順時針轉動的趨勢，即最小拉力的方向為豎直向上；
（5）當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；當拉力豎直向下時，力臂達到最大；當拉力逐漸變?yōu)橄蛴蚁路嚼�的過程中，力臂又逐漸變小．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：動力×動力臂=阻力×阻力臂，可知杠桿左邊的“阻力×阻力臂”不變，則右邊的動力和動力臂成反比，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短；
（2）不能；只測量了一組數(shù)據(jù)，得出的結論有偶然性；
（3）3；  2；
（4）豎直向上；
（5）D

點評 本題探究杠桿平衡，考查實驗器材的調節(jié)，力臂的概念、實驗操作的過程，歸納法的運用及平衡條件的應用，是實驗的常考問題．