Question

5．如圖1所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個．
（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉．此時，應把杠桿兩端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時，達到水平平衡狀態(tài)．
（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂．他這樣得出的結(jié)論為什么不合理？用實驗來探究物理規(guī)律時，只有一次實驗，實驗結(jié)論具有偶然性．

（3）實驗結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖2所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自身重力對實驗結(jié)論有影響．
（4）實驗時只有8個相同的鉤碼，杠桿上每格等距，如圖1，當在A點掛4個鉤碼時，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？（請設計一種方案）第三格掛4個（或第四格掛3個）；
（5）杠桿不處于水平位置能否平衡？甲乙意見不同．甲認為能平衡．于是他讓每次杠桿傾斜時靜止，做這個實驗也得出了杠桿平衡條件．
甲這種方案與乙讓杠桿在水平位置做實驗的方案相比較，你認為哪個實驗方案好，并說明理由：乙實驗方案好；理由是便于測量力臂．

Answer 1

分析 （1）杠桿傾斜時，杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端，左、右兩端的螺母（或一端的螺母）要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié)；實驗前先要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這是為使杠桿所受的重力通過支點，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉(zhuǎn)動的影響；調(diào)節(jié)好以后，仍要使杠桿在水平位置平衡，是為了便于測量力臂的長度；
（2）用實驗探究物理問題時，要多進行幾次實驗，總結(jié)的實驗結(jié)論才具有普遍性，避免偶然性．
（3）圖中，支點位于動力和阻力的右側(cè)，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了影響．
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，設計實驗方案．
（5）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，同時消除杠桿重對杠桿平衡的影響．
杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．

解答 解：（1）杠桿右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應將杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；使杠桿平衡的目的有兩個：一是避免杠桿重力對杠桿轉(zhuǎn)動的影響；二是便于測量力臂的長度；
（2）小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂；
實驗中只有一次實驗就總結(jié)實驗結(jié)論，實驗結(jié)論很具有偶然性，不具有普遍性，因此這樣得出的結(jié)論不合理．
（3）圖2中，杠桿的重心不在支點上，杠桿自身的重力對杠桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了影響，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數(shù)值偏大．
（4）設一個鉤碼重為G，一格為L，
根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，則有4G×3L=3G×4L，故可在右端第3格處掛4個鉤碼或右端4處掛3個鉤碼．
（5）只要杠桿的動力×動力臂=阻力×阻力臂，杠桿就能平衡，杠桿平衡不一定在水平位置，在其它位置，杠桿也可以平衡，甲的說法是正確的；
杠桿在水平位置平衡，力與杠桿垂直，力臂在杠桿上，力臂等于支點到力的作用點的距離，便于測量力臂大小，同時消除杠桿重對杠桿平衡的影響，便于實驗操作與測量；由此可見，杠桿在水平位置平衡好，即乙的實驗方案好．
故答案為：（1）左；（2）F₁L₁=F₂L₂；用實驗來探究物理規(guī)律時，只有一次實驗，實驗結(jié)論具有偶然性；（3）杠桿自身重力對實驗結(jié)論有影響；（4）第三格掛4個（或第四格掛3個）；（5）乙；便于測量力臂．

點評 （1）杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；
（2）初中物理實驗進行多次測量有些是為了求平均值，使測得的數(shù)據(jù)更準確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探究杠桿平衡的條件多次測量就是為了尋找普遍規(guī)律．