Question

4．如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)．

（1）實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉．此時(shí)，應(yīng)把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(shí)，保持水平位置靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)．這樣做的好處是：便于在杠桿上直接測(cè)量力臂．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：
“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：杠桿自重的影響．
（3）如圖丙所示，杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，杠桿上每格均勻等距，每個(gè)鉤碼都相同．下列四項(xiàng)操作中，會(huì)使杠桿左端下傾的是B
①在杠桿的兩側(cè)同時(shí)各減掉一個(gè)鉤碼；
②在杠桿的兩側(cè)鉤碼下同時(shí)各加掛一個(gè)相同的鉤碼；
③將杠桿兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向外移動(dòng)一個(gè)小格；
④將杠桿兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向內(nèi)移動(dòng)一個(gè)小格．
A．①③B．②④C．②③D．①④
（4）小明還發(fā)現(xiàn)：在杠桿兩側(cè)掛上不同個(gè)數(shù)的鉤碼，移動(dòng)鉤碼使杠桿在水平位置平衡，這樣三次實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離．下列能幫助他得出正確結(jié)論的操作是B
A．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉
B．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉
C．去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉
D．增加鉤碼個(gè)數(shù)，再多次實(shí)驗(yàn)使結(jié)論更具普遍性．

Answer 1

分析 （1）為了便于測(cè)量力臂，在調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)，應(yīng)將平衡螺母向較高的一端進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡；
（2）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂大��；杠桿的重心過支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響；
（3）要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個(gè)力（用力點(diǎn)、支點(diǎn)和阻力點(diǎn)）的大小跟它們的力臂成反比．動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，用代數(shù)式表示為F₁•L₁=F₂•L₂，該題是要求杠桿的左端下傾．也就是動(dòng)力×動(dòng)力臂＞阻力×阻力臂；
（4）杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂．從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離叫動(dòng)力臂；從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．力臂不一定是支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離．探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂，同時(shí)杠桿的重心通過支點(diǎn)，消除杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響．
為得出普遍結(jié)論，用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿，使力與杠桿不垂直，多做幾次實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：（1）杠桿右端下沉，則左端上翹，應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，保持水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)．這樣做的好處是：便于在杠桿上直接測(cè)量力臂；
（2）如圖2示裝置進(jìn)行探究，杠桿的重心沒有通過支點(diǎn)，杠桿的重對(duì)杠桿平衡有影響；
（3）由杠桿的平衡條件可知，當(dāng)動(dòng)力×動(dòng)力臂＞阻力×阻力臂時(shí)，就會(huì)滿足杠桿左端下傾．
①杠桿兩側(cè)同時(shí)減掉一個(gè)鉤碼，左邊：G×3L，右邊：2G×2L，右邊下傾．
②在兩側(cè)鉤碼下同時(shí)各加掛一個(gè)相同的鉤碼；左邊：3G×3L，右邊：4G×2L，左邊下傾．
③將兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向外移動(dòng)一個(gè)小格，左邊：2G×4L，右邊：3G×3L，右邊下傾．
④將兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向內(nèi)移動(dòng)一個(gè)小格，左邊：2G×2L，右邊：3G×L，左邊下傾．
符合要求的是②④，故選B；
（4）“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”，是在杠桿在水平位置平衡且動(dòng)力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，此時(shí)的力臂正是支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離．為得出普遍結(jié)論，應(yīng)改變力的方向使力臂不等于支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離，多做幾次實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，故正確的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該是B、去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉；故選B．
故答案為：（1）左；力臂；（2）杠桿自重的影響；（3）B；  （4）B．

點(diǎn)評(píng) 初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測(cè)量有些是為了求平均值，使測(cè)得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探究杠桿平衡的條件就是為了尋找普遍規(guī)律．總之實(shí)驗(yàn)題的評(píng)價(jià)應(yīng)注意觀察（1）實(shí)驗(yàn)次數(shù)是否在三次以上；（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否過于特殊；（3）實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范等．