Question

【題目】在“探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)”中。

（1）如圖甲所示，要使杠桿水平平衡，則應(yīng)將平衡螺母向_____（選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)，本實(shí)驗(yàn)中，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡主要目的是_____。

（2）如圖乙所示，杠桿上的刻度均勻，在A點(diǎn)掛2個(gè)鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在C點(diǎn)掛_____個(gè)相同的鉤碼或者在C點(diǎn)作用一個(gè)向_____（選填“上”或“下”）的力。完成這次實(shí)驗(yàn)后，小明便得出了杠桿的平衡條件。同學(xué)們認(rèn)為他這樣實(shí)驗(yàn)歸納，得出結(jié)論不合理，理由是_____。

（3）小明繼續(xù)探究：保持A點(diǎn)鉤碼數(shù)量和力臂不變，杠桿在水平位置平衡時(shí)，測出多組動(dòng)力臂L1和動(dòng)力F1的數(shù)據(jù)，繪制了L1﹣F1的關(guān)系圖象，如圖丙所示。請根據(jù)圖象推算，當(dāng)L1為30cm時(shí)，F(xiàn)1為_____N。

（4）小明發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)中，鉤碼對杠桿的拉力方向都是豎直的，他認(rèn)為只采用豎直方向的力進(jìn)行探究存在著不足，請你提出一條實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的建議：_____。

（5）完成實(shí)驗(yàn)后，小明利用杠桿的平衡條件原理來計(jì)算杠桿的質(zhì)量。

①如圖所示，若以杠桿上的C位置為支點(diǎn)，在C的右側(cè)掛質(zhì)量為m的鉤碼，左右移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡。

②用刻度尺測出此時(shí)鉤碼懸掛位置D點(diǎn)到C點(diǎn)的距離L1和_____點(diǎn)到C點(diǎn)的距離L2。

③根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計(jì)算出杠桿的質(zhì)量m桿＝_____（用題目中所給物理量符號表示）。

Answer 1

【答案】左 消除杠桿自重的影響，同時(shí)便于測量力臂 4 下 只根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論有偶然性 0.5 使用測力計(jì)沿非豎直的方向作用在杠桿上，使其在水平位置平衡，記下對應(yīng)的拉力大小和力臂大小 杠桿中 m

【解析】

（1）杠桿不在水平位置，右端向下傾斜，說明杠桿的重心在右端，據(jù)此判斷平衡螺母的調(diào)節(jié)方向，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡主要目的是：消除杠桿自重的影響；使杠桿在水平位置平衡，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，便于測量力臂大��；（2）根據(jù)杠桿的平衡條件求出需在C點(diǎn)掛幾個(gè)個(gè)鉤碼；根據(jù)重力的方向豎直向下分析；只根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小明便得出了杠桿的平衡條件，結(jié)論有偶然性；（3）由于保持A點(diǎn)鉤碼數(shù)量和力臂不變，根據(jù)F1L1＝F2L2，可知F2L2為一定值，由圖丙知求出這個(gè)不變的值求了當(dāng)L1為30cm時(shí)F1大��；（4）可使用測力計(jì)沿非豎直的方向作用在杠桿上，使其在水平位置平衡，記下對應(yīng)的拉力大小和力臂大��；（5）②根據(jù)杠桿的平衡條件結(jié)合如圖所示和已知條件，要求出杠桿的質(zhì)量，只要求出杠桿重心到支點(diǎn)的距離即可。③根據(jù)杠桿的平衡條件，F1L1＝F2L2可得杠桿的質(zhì)量表達(dá)式。

（1）圖中右端向下傾斜，說明杠桿的重心在右端，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿水平平衡；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡主要目的是：消除杠桿自重的影響，同時(shí)便于測量力臂；（2）設(shè)一個(gè)鉤碼重為G，一格長為L，在C點(diǎn)掛鉤碼的個(gè)數(shù)為n，根據(jù)杠桿平衡條件可知：2G×4L＝nG×2L，解得n＝4，需在C點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼；因重力的方向豎直向下，所以也可以在C點(diǎn)作用一個(gè)向下的力；完成這次實(shí)驗(yàn)后，只根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小明便得出了杠桿的平衡條件，結(jié)論有偶然性；（3）由于保持A點(diǎn)鉤碼數(shù)量和力臂不變，即阻力和阻力臂大小不變，根據(jù)F1L1＝F2L2，可知F2L2為一定值，由圖丙知：F1L1＝1N×0.15m＝3N×0.05m＝0.15Nm，則當(dāng)L1為30cm時(shí)，拉力F1＝＝0.5N；（4）小明認(rèn)為只采用豎直方向的力進(jìn)行探究存在著不足，則該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的建議：可使用測力計(jì)沿非豎直的方向作用在杠桿上，使其在水平位置平衡，記下對應(yīng)的拉力大小和力臂大小；

（5）已知鉤碼的質(zhì)量m，用刻度尺測出此時(shí)鉤碼懸掛位置D點(diǎn)到C點(diǎn)的距離L1和杠桿中點(diǎn)到C點(diǎn)的距離L2，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：mgL1＝m桿gL2，則杠桿的質(zhì)量：m桿＝m。