Question

17．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置，探究杠桿平衡條件．
（1）為了方便測(cè)量力臂，應(yīng)將杠桿調(diào)至水平位置平衡，調(diào)節(jié)時(shí)若杠桿右端下沉，應(yīng)將平衡螺母向左端調(diào)節(jié)．
（2）杠桿平衡后，小明在圖甲的A位置掛上4個(gè)鉤碼，可在B位置掛上6個(gè)鉤碼，使杠桿在水平位置平衡．于是小明便得出了杠桿的平衡條件，他這樣得出的結(jié)論是否合理？不合理；原因是：實(shí)驗(yàn)次數(shù)只有一次，結(jié)論具有偶然性．
（3）探究過(guò)程中，在杠桿左端某一固定位置掛一個(gè)重力G=2.5N的物體，在杠桿右端不同位置處施加不同的豎直向下的力F，保證杠桿處于平衡狀態(tài)．根據(jù)多次測(cè)量得出F、L數(shù)據(jù)，畫(huà)出F和$\frac{1}{L}$的圖象如圖乙，由圖象可得出杠桿平衡的條件是F與L成反比．根據(jù)杠桿平衡條件，當(dāng)F=2N時(shí)，可求出重力G的力臂是0.2m．

Answer 1

分析 （1）①探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，便于測(cè)量力臂大小，杠桿的重心通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響，使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單化，便于探究．
②調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)．
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件計(jì)算得出B位置所掛鉤碼的個(gè)數(shù)；用實(shí)驗(yàn)探究物理問(wèn)題時(shí)要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，有的是為了多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差；有的是多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性．
（3）①由F和$\frac{1}{F}$的圖線知，F(xiàn)和$\frac{1}{L}$成正比，可以推斷F-L成反比．
②當(dāng)物體重G和其力臂不變時(shí)，畫(huà)出F和$\frac{1}{L}$的圖線如圖乙，當(dāng)F=2N，$\frac{1}{L}$=4m^-1時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)，根據(jù)$\frac{1}{L}$=4m^-1求出F的力臂L，根據(jù)杠桿平衡條件求出重力G的力臂．

解答 解：（1）杠桿在水平位置平衡，便于測(cè)量力臂大小，杠桿的重心通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響．
杠桿右端下沉，左端上翹，平衡螺母向上翹的左端移動(dòng)．
（2）①設(shè)杠桿一個(gè)小格代表L，一個(gè)鉤碼重為G，
杠桿左端：4G×3L=12GL，
要使杠桿在水平位置平衡，可在B位置掛鉤碼的個(gè)數(shù)：
2G×nL=12GL
n=6；
②只有一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是不合理的，一次實(shí)驗(yàn)很具有偶然性，要多進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn)，避免偶然性．
（3）①通過(guò)乙圖可知，F(xiàn)和$\frac{1}{L}$成正比，$\frac{F}{\frac{1}{L}}$為定值，所以FL為定值，可以推斷F與L成反比；
②因?yàn)?\frac{1}{L}$=4m^-1，所以L=0.25m，
根據(jù)杠桿平衡條件得：GL'=FL，即2.5N×L'=2N×0.25m，所以L'=0.2m．
故答案為：（1）水平；左；（2）6；不合理；實(shí)驗(yàn)次數(shù)只有一次，結(jié)論具有偶然性；（3）反；0.2．

點(diǎn)評(píng) 此題探究杠桿的平衡條件，主要考查了杠桿的調(diào)平，同時(shí)考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用及圖象的分析．