Question

20．小明和小紅用圖1甲所示的杠桿一起探究杠桿的平衡條件：
（1）先把杠桿的中點(diǎn)支在支架上，杠桿停在如圖1甲所示的位置，此時杠桿處于平衡（填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)．為了使杠桿在水平位置平衡，可以調(diào)節(jié)右端的平衡螺母，使它向左 （填“左”或“右”）移動．

（2）如圖1乙，用彈簧測力計從M位置移動N位置用力使杠桿在水平位置處于平衡，彈簧測力計的示數(shù)將會變大，這是因?yàn)榱Ρ圩冃。?br />（3）小明用調(diào)節(jié)好的杠桿進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)如表：

動力/N	阻力/N	動力臂/cm	阻力臂/cm
4	3	2	6

于是他得出了杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，請你對此作出評價：沒有多次實(shí)驗(yàn)，具有偶然性．
（4）某次實(shí)驗(yàn)中，若采取如圖2甲所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置保持平衡（杠桿上每格等距），但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式，這主要是以下哪種原因D（選填字母）．
A．一個人無法獨(dú)立操作     B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合       D．力和力臂數(shù)目過多
（5）如圖2乙所示，實(shí)驗(yàn)小組選用長1.6m、粗細(xì)均勻的一只金屬桿，繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，同時將一個“拉力--位移傳感器”豎直作用在桿上，并使杠桿在水平位置始終保持平衡．該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖2丙所示．由圖可知金屬桿重10N．

Answer 1

分析 （1）杠桿靜止時或勻速直線轉(zhuǎn)動時，杠桿都處于平衡狀態(tài)．
調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動．
（2）根據(jù)動力×動力臂=阻力×阻力臂，阻力和阻力臂不變，動力臂變短，動力變大．
（3）要得出杠桿平衡條件，需要多次實(shí)驗(yàn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性；
（4）在初中階段，探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，作用在杠桿上的力只有一個動力和一個阻力，不探究多個動力或阻力的作用下的杠桿平衡．
（5）解決圖表類的題目要充分利用表中數(shù)據(jù)，此題，杠桿是粗細(xì)均勻的一只金屬桿，重心在杠桿的中點(diǎn)，當(dāng)x為0.8m時，動力臂等于阻力臂，所以拉力等于杠桿的重力．

解答 解：（1）杠桿處于如圖甲靜止?fàn)顟B(tài)，杠桿是處于平衡狀態(tài)．要使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的左端移動．
（2）彈簧測力計在M位置時，力臂是紅色的線段；彈簧測力計在N位置時，力臂是綠色的線段．根據(jù)動力×動力臂=阻力×阻力臂，阻力和阻力臂都不變，動力臂變短，動力變大，故彈簧測力計示數(shù)變大．

（3）只有一次實(shí)驗(yàn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，很具有偶然性．進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性．
（4）實(shí)驗(yàn)中，如圖所示的方式懸掛鉤碼，杠桿平衡是杠桿的左側(cè)在多個力共同作用的結(jié)果，采用這種方式是不妥當(dāng)?shù)模�這主要是因?yàn)楦軛U的力和力臂數(shù)目過多，故選D；
（5）粗細(xì)均勻的金屬桿長為1.6m，則其重心在0.8m處，此處動力臂等于阻力臂，由杠桿平衡條件可知，拉力的大小即為金屬桿的重，故重力為10N．
故答案為：
（1）平衡；左；（2）大；力臂變��；（3）沒有多次實(shí)驗(yàn)，具有偶然性；（4）D；（5）10．

點(diǎn)評 對于杠桿的平衡，學(xué)生容易認(rèn)為杠桿在平衡位置靜止是平衡狀態(tài)，在其它位置靜止和勻速轉(zhuǎn)動容易被忽視．對于杠桿平衡的問題，正確運(yùn)用杠桿平衡條件是關(guān)鍵．