Question

6．如圖所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個．

（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時處于如圖甲所示的狀態(tài)；則此時他應將杠桿兩端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止，達到平衡狀態(tài)．這樣做的好處是：便于在杠桿上直接測量力臂．
（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后如上圖1示，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂．他這樣得出的結論是否合理？不合理；為什么？用實驗來探究物理規(guī)律時，只有一次實驗，實驗結論具有偶然性．此時若在杠桿兩邊的鉤碼下同時再掛上一個鉤碼，則杠桿的左端將上翹（填“左”或“右”）．實驗過程中，保持阻力、阻力臂不變，然后改變動力臂L₁和動力F₁，并保持杠桿水平平衡．記錄的部分實驗數(shù)據(jù)如表所示．請根據(jù)表中數(shù)據(jù)歸納出動力F₁與動力臂L₁的關系：F₁=$\frac{0.3N•m}{{L}_{1}}$．

L1/cm	30	20	15	12	10	6
F1/N	1	1.5	2	2.5	3	5

（3）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖2所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自身重力對實驗結論有影響．

Answer 1

分析 （1）杠桿傾斜時，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)；實驗前先要調(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，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉(zhuǎn)動的影響；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）①用實驗探究物理問題時，要多進行幾次實驗，總結的實驗結論才具有普遍性，避免偶然性．
②根據(jù)杠桿平衡求出，當杠桿兩端各增加一個相同鉤碼，力和力臂的乘積大的一端下沉．
③根據(jù)動力臂L₁和動力F₁的數(shù)據(jù)進行多種運算判斷，當阻力與阻力臂不變時，動力F₁跟動力臂L₁的數(shù)學變化關系．
（3）圖2中，支點位于動力和阻力的右側，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了影響．

解答 解：（1）杠桿右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應將杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；使杠桿平衡的目的有兩個：一是避免杠桿重力對杠桿轉(zhuǎn)動的影響；二是便于測量力臂的長度；
（2）①小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平衡．
小明便得出了杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂；
實驗中只有一次實驗就總結實驗結論，實驗結論很具有偶然性，不具有普遍性，因此這樣得出的結論不合理．
②設一個鉤碼的重力為G，杠桿一個小格的長度為L，
若在杠桿兩邊的鉤碼下同時再掛上一個鉤碼，
左端：5G×3L=15GL，右端：7G×2L=14GL，
左端大于右端，故左端下沉．
③分析析數(shù)據(jù)：1N×0.3m=0.3N•m；
1.5N×0.2m=0.3N•m；
2N×0.15m=0.3N•m；
2.5N×0.12m=0.3N•m； 
3N×0.1m=0.3N•m；
5N×0.06m=0.3N•m；
可知：F₁L₁的乘積為0.3N•m；則F₁=$\frac{0.3N•m}{{L}_{1}}$；
（3）圖2中，杠桿的重心不在支點上，杠桿自身的重力對杠桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了影響，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數(shù)值偏大．
故答案為：（1）左；水平；力臂；
（2）F₁L₁=F₂L₂；不合理；用實驗來探究物理規(guī)律時，只有一次實驗，實驗結論具有偶然性；左；$\frac{0.3N•m}{{L}_{1}}$；
（3）杠桿自身重力對實驗結論有影響．

點評 （1）初中物理用實驗探究物理問題時要進行多次實驗，有的是為了多次測量求平均值來減小誤差；有的是多次測量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實驗結論具有普遍性．
（2）本題考查的是實驗數(shù)據(jù)的分析，不要根據(jù)杠桿平衡的條件（F₁×L₁=F₂×L₂）的變形得出．