Question

4．小明在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，所用的器材有：杠桿、支架、彈簧測力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)．

（1）實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，如果杠桿向右傾斜，平衡螺母向左調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)保持水平平衡；實(shí)驗(yàn)中，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是便于測量力臂的長度．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，將鉤碼懸掛于圖中A點(diǎn)，保持阻力、阻力臂不變，在支點(diǎn)O右側(cè)不同位置，用彈簧測力計(jì)施加豎直向下的拉力（動(dòng)力），使杠桿水平平衡，測出每一組動(dòng)力臂L₁和對(duì)應(yīng)的動(dòng)力F₁，并記錄在下表中．請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中繪制出L₁與F₁的圖象．根據(jù)圖象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)可推算出，當(dāng)L₁為0.6m時(shí)，F(xiàn)₁為0.6N．

次數(shù)	動(dòng)力F1/N	動(dòng)力臂L1/m
1	0.75	0.40
2	1.00	0.30
3	1.50	0.20
4	2.00	0.15
5	3.00	0.10

（3）實(shí)驗(yàn)中小明發(fā)現(xiàn)，保持杠桿處于水平平衡，當(dāng)彈簧測力計(jì)的拉力方向偏離豎直方向時(shí)，彈簧測力計(jì)的拉力會(huì)變大，原因是拉力的力臂變小．

Answer 1

分析 （1）杠桿傾斜時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，從而可以不考慮杠桿的重力對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)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）阻力和阻力臂的乘積不變時(shí)，從圖象中選擇動(dòng)力和動(dòng)力臂的對(duì)應(yīng)值，得出動(dòng)力跟動(dòng)力臂的乘積也不變，并求出動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積，然后寫出動(dòng)力F與動(dòng)力臂L的關(guān)系，從而進(jìn)一步得出當(dāng)L₁為0.6m時(shí)，F(xiàn)₁的大��；
（3）當(dāng)力傾斜作用在杠桿上，杠桿在水平位置平衡，力臂不在杠桿上，力臂變小，阻力和阻力臂不變，彈簧測力計(jì)的拉力會(huì)變大．

解答 解：（1）杠桿右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；使杠桿平衡的目的是便于測量力臂的長度；
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來，如圖所示：

由題意可知，阻力與阻力臂的乘積保持不變，根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，利用圖象中任意一組數(shù)據(jù)都能得出，F(xiàn)₂L₂=F₁L₁=0.5N×0.6m=0.3N•m；
根據(jù)題意可知，阻力與阻力臂的乘積保持不變，
所以，當(dāng)L₁為0.6m時(shí)，則F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.3N•m}{0.5m}$=0.6N；
（3）保持杠桿處于水平平衡，當(dāng)彈簧測力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，拉力的力臂變小，但是阻力和阻力臂均不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，彈簧測力計(jì)的拉力會(huì)變大．
故答案為：（1）左；便于測量力臂的長度；（2）如上圖；0.6；（3）拉力的力臂變小

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，作圖以及根據(jù)杠桿平衡條件計(jì)算；當(dāng)杠桿處于水平位置平衡時(shí)，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，力臂變小．