Question

9．在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）小華同學(xué)先把杠桿的中點(diǎn)支在支架上，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于平衡（選填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)．為了使杠桿在水平位置平衡，此時應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母，這樣做的好處是便于測量力臂．

（2）某同學(xué)進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作后，得到的數(shù)據(jù)為F₁=6N、l₁=20cm、F₂=4N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：一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，應(yīng)多測幾組數(shù)據(jù)得到普遍結(jié)論．
（3）如果利用如圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個鉤碼重0.5N，杠桿平衡時彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)為2.25N．如果保持彈簧測力計拉力作用點(diǎn)的位置不變，把彈簧測力計沿虛線方向拉，為了保證杠桿在水平位置平衡，其示數(shù)變大（選填“變大”“不變”或“變小”）．
（4）某次實(shí)驗(yàn)中，用如圖丙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能水平平衡（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）在探究實(shí)驗(yàn)中部分同學(xué)們還得出這樣的結(jié)論：只要滿足“動力×動力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離=阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”，杠桿就平衡．
a、你認(rèn)為這個結(jié)論是錯誤的．（選填“正確”或“錯誤”）
b、如何用圖丁的裝置來驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？答：保證懸掛點(diǎn)位置不變，將彈簧測力計斜向右下或左下拉．
（6）某同學(xué)想利用杠桿的平衡條件來測量刻度尺的質(zhì)量．
①將刻度尺平放在支座上，左右移動刻度尺，找出能夠使刻度尺在水平位置保持平衡的支點(diǎn)位置，記下這個位置，它就是刻度尺的重心；
②如圖戊所示，將質(zhì)量為M₁的物體掛在刻度尺左邊某一位置，向右（選填“左”或“右”）移動刻度尺，直到刻度尺能夠在支座上重新保持水平平衡．記錄物體懸掛點(diǎn)到支座的距離L₁和刻度尺的重心到支座的距離L₂；
③根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計算出刻度尺的質(zhì)量m=$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．（用題目中所給物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)和勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)都稱為杠桿平衡；為了使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動；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；
（2）一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論具有片面性，為得出普遍結(jié)論，要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
（3）鉤碼在支點(diǎn)的左側(cè)，要使杠桿平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，將已知條件代入便可求出F₁的大��；
（4）研究杠桿的平衡，需要有動力和阻力但力多了增加了難度，且不易得出結(jié)論來；
（5）杠桿的平衡條件：動力×動力作用線的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用線的距離，所以此結(jié)論是錯誤的，讓拉力的方向不沿豎直方向而是傾斜時，根據(jù)其讀數(shù)及構(gòu)碼重和各自作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離關(guān)系便可證明此結(jié)論是錯誤的；
（6）此題的關(guān)鍵在于找出中心，并知道第二次平衡后，中心到支點(diǎn)的位置為直尺重力的力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件可求出直尺的質(zhì)量．

解答 解：
（1）杠桿停在如圖甲所示的位置，保持靜止?fàn)顟B(tài)，杠桿處于平衡狀態(tài)；要使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，平衡螺母向上翹的左端移動；杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于直接從杠桿上測量力臂；
（2）只進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，只測出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論不具有普遍性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論不可靠；
（3）設(shè)一格的長度為L，杠桿在水平位置平衡，則力F₁的方向應(yīng)豎直向上，由F₁L₁=F₂L₂得，0.5N×3×6L=F₁×4L，解得，F(xiàn)₁=2.25N；
從乙圖中可以看出，彈簧秤的作用力最長的力臂為4L，即杠桿的長度，當(dāng)力的方向發(fā)生改變時，力臂將減小，因此作用力將變大；
（4）研究杠桿的平衡，需要有動力和阻力但力多了增加了難度，且不易得出結(jié)論來，故D正確；
（5）實(shí)驗(yàn)時應(yīng)將彈簧測力計鉤在杠桿右側(cè)的不同位置沿傾斜方向拉，使杠桿在水平位置平衡，會發(fā)現(xiàn)：“阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離≠動力×動力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”可判斷這個結(jié)論錯誤；
（6）②由于原來處于平衡，將質(zhì)量為M₁的物體掛在刻度尺左邊某一位置，則杠桿會左端下降，所以根據(jù)F₁L₁與F₂L₂可知：在F₁、F₂不變的條件下，需要增加L₂，L₁減小，即向右移動刻度尺；
③根據(jù)杠桿平衡的條件動力×動力臂=阻力×阻力臂，可知G₁L₁=G×L₂，即M₁gL₁=mgL₂，
所以直尺的質(zhì)量m=$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．
故答案為：（1）平衡；左；便于測量力臂；（2）不能；一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，應(yīng)多測幾組數(shù)據(jù)得到普遍結(jié)論；（3）2.25； 變大；（4）D；（5）a、錯誤；b、保證懸掛點(diǎn)位置不變，將彈簧測力計斜向右下或左下拉；（6）②右；重心；③$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．

點(diǎn)評 本題考查調(diào)節(jié)平衡螺母的作用、杠桿實(shí)驗(yàn)時動力和阻力的實(shí)驗(yàn)要求及根據(jù)杠桿平衡條件計算．當(dāng)杠桿處于水平位置平衡時，豎直作用在杠桿上的力的力臂在杠桿上，傾斜作用在杠桿上力的力臂在杠桿以外的位置上，力臂變�。�