Question

3．小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)：
（1）實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡．
實(shí)驗(yàn)時(shí)，施加的動力和阻力的方向都是豎直方向，這樣做的好處是便于測量力臂．
（2）在杠桿的兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖1所示，
并測出力臂．多次實(shí)驗(yàn)并把數(shù)據(jù)記錄在表格中．

次數(shù)	動力F1/N	動力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

多次實(shí)驗(yàn)的目的是：尋求普遍規(guī)律，使得出的結(jié)論更具有普遍性．
根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂．
（3）小紅將圖1中杠桿兩側(cè)的鉤碼各取下一個(gè)，杠桿會左側(cè)下降（選填“右側(cè)下降”或“左側(cè)下降”）．
（4）如圖2所示，小明用一根硬棒撬起一個(gè)石塊，棒的上端A是動力的作用點(diǎn)，若以O(shè)為支點(diǎn)撬動石塊，請畫出最小動力F及動力臂L；這是一個(gè)省力（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿．

Answer 1

分析 （1）使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律；
杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；
（3）當(dāng)左右兩側(cè)力與力臂的乘積不相等時(shí)，杠桿會轉(zhuǎn)動，直到在新的位置找到平衡；
（4）力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離，根據(jù)動力臂與阻力臂的大小關(guān)系判斷杠桿的種類．

解答 解：（1）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．
（2）探究杠桿平衡的條件時(shí)，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結(jié)論具有普遍性．
根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂 （或F₁×l₁=F₂×l₂）
（3）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：
杠桿在水平位置平衡時(shí)：左邊=3G×2L=6GL；
右邊=2G×3L=6GL；
如果在兩側(cè)鉤碼下再各取下一個(gè)相同的鉤碼后：左邊=2G×2L=4GL；
右邊=G×3L=3GL；
杠桿不再水平平衡，左邊會下沉．
（4）從支點(diǎn)向F的作用線引垂線，垂線段的長度即為F的力臂，如圖所示：

石頭對桿的壓力為阻力，很明顯，動力臂遠(yuǎn)大于阻力臂，所以為省力杠桿．
故答案為：（1）便于測量力臂；（2）尋求普遍規(guī)律，使得出的結(jié)論更具有普遍性；動力×動力臂=阻力×阻力臂；（3）左側(cè)下降；（4）見上圖；省力．

點(diǎn)評 考查杠桿的平衡條件及應(yīng)用，本題中涉及實(shí)驗(yàn)到的注意事項(xiàng)很特殊，多次測量的目的不是為了減小誤差而是為了總結(jié)普遍規(guī)律；
對于已經(jīng)平衡的杠桿，改變條件后判斷杠桿是否還能保持平衡，有兩種方法：一是按力和力臂的乘積；二是按比例的方法．