Question

14．探究杠桿的平衡條件

【提出問題】如圖1所示，是一種常見的桿秤，此時(shí)處于水平位置平衡．
發(fā)現(xiàn)一：小明在左側(cè)掛鉤上增加物體，可觀察到提紐左側(cè)下沉．他認(rèn)為改變杠桿的水平平衡可以通過改變作用在杠桿上的力來實(shí)現(xiàn)；
發(fā)現(xiàn)二：接著小新移動(dòng)秤砣使其恢復(fù)水平位置平衡．說明通過改變力臂的長短也可以改變杠桿的平衡．那么，杠桿在滿足什么條件時(shí)才平衡呢？
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)前，輕質(zhì)杠桿處于如圖2所示的狀態(tài)，使用時(shí)，首先應(yīng)將杠桿的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿處于水平位置平衡，這樣做的好處是便于測(cè)量力臂，并能消除杠桿自身重力的影響．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】如圖3所示，他們進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出杠桿的平衡條件是F₁L₁=F₂L₂．
【拓展應(yīng)用】如圖4所示，是用手托起重物的示意圖，圖中前臂可以看作是一個(gè)費(fèi)力杠桿（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）．

Answer 1

分析 【提出問題】根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，改變杠桿所受的力及其力臂，都可以改變力和力臂的乘積；
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)中為了便于測(cè)量力臂，消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，調(diào)節(jié)時(shí)，需將平衡螺母向上翹的一端一端；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】分析三幅圖中力和對(duì)應(yīng)力臂的關(guān)系，得出杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂；
【拓展應(yīng)用】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗(yàn)，先判斷人的前臂工作時(shí)，動(dòng)力臂和阻力臂的關(guān)系，再判斷杠桿類型．

解答 解：
【提出問題】小明在左側(cè)掛鉤上增加物體，改變了杠桿所受的力，改變了杠桿的平衡；
小新移動(dòng)秤砣改變秤砣對(duì)桿力的力臂，使其恢復(fù)水平位置平衡，說明通過改變力臂的長短也可以改變杠桿的平衡；
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】圖2可知，杠桿的右端上翹，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使杠桿處于水平位置平衡，這樣做便于測(cè)量力臂，并能消除杠桿自身重力的影響；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】圖3，設(shè)每個(gè)鉤碼的重力為G，每個(gè)小格的長度為L，分析三次實(shí)驗(yàn)，甲圖：3G×3L=3G×3L；
乙圖：3G×2L=2G×3L；丙圖：4G×L=2G×2L；可得杠桿的平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂；
【拓展應(yīng)用】由圖可知，人的前臂工作時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，這個(gè)杠桿的好處是省距離．
故答案為：【提出問題】力；力臂；
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】右；便于測(cè)量力臂，并能消除杠桿自身重力的影響；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】F₁L₁=F₂L₂；
【拓展應(yīng)用】費(fèi)力．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)，考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究過程掌握及對(duì)平衡條件的應(yīng)用，更有利于對(duì)杠桿平衡條件知識(shí)的理解．