Question

20．杠桿究竟在什么條件下才平衡？老師給同學(xué)們提供了如圖所示的器材進(jìn)行探究．
（1）在探究“杠桿平衡條件”的過程中，我們把支點(diǎn)放在質(zhì)地均勻的杠桿中間，這樣做的目的是消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是便于測(cè)量力臂．
（2）當(dāng)杠桿右端在如圖所示位置掛上兩個(gè)鉤碼時(shí)，請(qǐng)你在圖中適當(dāng)位置畫出能使杠桿平衡的鉤碼．
（3）請(qǐng)畫出記錄、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的表格．

Answer 1

分析 （1）①探究杠桿平衡條件時(shí)，杠桿的重心在支點(diǎn)上，目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響；
②使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力的方向與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂計(jì)算后，再去設(shè)計(jì)．
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂，通過分析力和力臂的乘積得出結(jié)論．

解答 解：（1）①杠桿重心在其支點(diǎn)處，杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；
②力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來，便于測(cè)量力臂；
（2）設(shè)每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m，每個(gè)格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，由圖知，右邊力和力臂的乘積為：2m×3L=6mL；
要使杠桿平衡，左邊力和力臂的乘積要滿足6mL，所以可在2個(gè)格放3個(gè)鉤碼，或在第3格放2個(gè)鉤碼，如圖所示：
或
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂，則實(shí)驗(yàn)表格中需要有動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂幾項(xiàng)，為得到普遍性結(jié)論，可測(cè)三組數(shù)據(jù)，表格如下所示：

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
2
3

故答案為：（1）消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；便于測(cè)量力臂；（2）見上圖；（3）表格如上所示．

點(diǎn)評(píng) 本題從杠桿實(shí)驗(yàn)的器材、要求、過程、數(shù)據(jù)的分析處理等全方面地考查了杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)．