Question

1．如圖1示，某小組研究“杠桿的平衡條件”，器材：有刻度的杠桿、若干個(gè)相同的鉤碼、彈簧測力計(jì)等，O為杠桿的支點(diǎn)．
①實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡．這樣做，可以使杠桿自身重力的力臂為0，消除自身的重力影響；還可以方便地測量或讀出力臂．調(diào)節(jié)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，應(yīng)把杠桿右端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)．
②某實(shí)驗(yàn)小組記錄兩組數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)序號	動(dòng)力F1/N	動(dòng)力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	2	20	1	10
2	1	8	2	4

根據(jù)分析，這組數(shù)據(jù)中，實(shí)驗(yàn)序號為1（選填：“1”或“2”）的一組肯定有錯(cuò)誤．檢查發(fā)現(xiàn)是測量動(dòng)力臂時(shí)讀錯(cuò)了，動(dòng)力臂的實(shí)際值比記錄值�。ㄟx填：大或�。�．
③如圖2所示，彈簧測力計(jì)在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動(dòng)杠桿，仍使杠桿在水平位置保持平衡，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將變大（選填：變大、變小或保持不變），其原因是動(dòng)力臂變短．他這樣做的最終目的是B（選填字母）．
A．便于提供不同方向的拉力         B．便于正確認(rèn)識力臂
C．便于測量力臂的大小             D．便于直接讀出拉力的大小
④某次實(shí)驗(yàn)中，若采取如圖3所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置保持平衡（杠桿上每格等距），但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式，這主要是以下哪種原因D（選填字母）．
A．一個(gè)人無法獨(dú)立操作     B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合       D．力和力臂數(shù)目過多
⑤下表是小紅實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，據(jù)此分折可以發(fā)現(xiàn)這次實(shí)驗(yàn)不妥之處動(dòng)力臂均為阻力臂的兩倍，是特殊值，不具普遍性．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	動(dòng)力F1/N	動(dòng)力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	1.5	10	3.0	5
2	1.0	20	2.0	10
3	1.0	30	2.0	15

⑥如圖4所示，實(shí)驗(yàn)小組選用長1.6m、粗細(xì)均勻的一只金屬桿，繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)將一個(gè)“拉力--位移傳感器”豎直作用在桿上，并使杠桿在水平位置始終保持平衡．該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖5所示．由圖可知金屬桿重10N．

Answer 1

分析 ①為了避免杠桿重力對杠桿平衡產(chǎn)生的影響和便于測量力臂，實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)首先進(jìn)行杠桿平衡調(diào)節(jié)，根據(jù)杠桿的平衡條件，杠桿左、右兩端的螺母（或一端的螺母）向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié)．
②利用題中表格中的已知數(shù)據(jù)分別計(jì)算F₁L₁與F₂L₂的值，進(jìn)行比較，因杠桿是平衡的，若F₁L₁≠F₂L₂說明有錯(cuò)誤．
③根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行判斷，杠桿在水平位置平衡，阻力、阻力臂不變，彈簧測力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，動(dòng)力臂變小，動(dòng)力變大．
④當(dāng)杠桿上掛多組鉤碼時(shí)，力和力臂數(shù)目增加，使實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化，給實(shí)驗(yàn)帶來難度．
⑤要得到普遍性的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)多次改變力臂和力，多測幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．
⑥解決圖表類的題目要充分利用表中數(shù)據(jù)，此題，杠桿是粗細(xì)均勻的一只金屬桿，重心在杠桿的中點(diǎn)，當(dāng)x為0.8m時(shí)，動(dòng)力臂等于阻力臂，所以拉力等于杠桿的重力．

解答 解：①實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在 水平位置平衡．這樣做，可以使杠桿自身重力的力臂為 0，消除自身的重力影響；還可以方便地測量或讀出 力臂．調(diào)節(jié)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，應(yīng)把杠桿右端的平衡螺母向 左調(diào)節(jié)．
②分析表中數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號1中，F(xiàn)₁L₁=2N×20cm=40N•cm；而F₂L₂=1N×10cm=10N•cm，∴F₁L₁≠F₂L₂，
因杠桿平衡，該組乘積不相等說明數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤．
實(shí)驗(yàn)序號2中，F(xiàn)₁L₁=1N×8cm=8N•cm，而F₂L₂=2N×4cm=8N•cm，則F₁L₁=F₂L₂，
因杠桿平衡，該組乘積相等說明數(shù)據(jù)正確．
由F₁L_實(shí)=F₂L₂得：L_實(shí)=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{1N×10cm}{2N}$=5cm＜10cm；
即：動(dòng)力臂的實(shí)際值比表中的記錄值�。�
③彈簧測力計(jì)豎直拉和傾斜拉杠桿在水平位置平衡，阻力和阻力臂不變，彈簧測力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件，動(dòng)力變大，所以彈簧測力計(jì)示數(shù)變大．他這樣做的最終目的是便于正確認(rèn)識力臂，所以選項(xiàng)B正確．
④當(dāng)杠桿上掛多組鉤碼時(shí)，力和力臂數(shù)目增加，雖然也能得出正確的結(jié)論，但是使實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化，給實(shí)驗(yàn)帶來難度．所以選項(xiàng)D正確．
⑤分析表格中數(shù)據(jù)可知，動(dòng)力臂始終為阻力臂的2倍，是特殊值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不具普遍性．
⑥粗細(xì)均勻的金屬桿長為1.6m，則其重心在0.8m處，此處動(dòng)力臂等于阻力臂，由杠桿平衡條件可知，拉力的大小即為金屬桿的重，故重力為10N．
故答案為：
①水平；0；力臂；左；
②1；��；
③變大；動(dòng)力臂變短；B；
④D；
⑤動(dòng)力臂均為阻力臂的兩倍，是特殊值，不具普遍性；
⑥10．

點(diǎn)評 解決與杠桿平衡條件相關(guān)問題的基本方法：準(zhǔn)確找出題中杠桿的五要素，再將對應(yīng)的動(dòng)力和動(dòng)力臂、阻力和阻力臂代入杠桿平衡條件，即可求解；解決圖表類的題目要充分利用表中數(shù)據(jù)，此題，當(dāng)x為0.8m時(shí)拉力等于杠桿的重力．