Question

12．在研究“杠杆的平衡条件”实验中，
（1）实验前发现杠杆右端偏高，需将平衡螺母往右移一些，直至杠杆在水平位置平衡．实验过程中，要使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂．

（2）如图乙所示是三次实验结果，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1	②
2	1	20	①	10
3	1	20	1.5	10

（3）将表格中的实验数据补充完整．①2②15
（4）分析第一、二次测量实验数据，可以得到：F₁L₁=F₂L₂．
（5）在分析第三次测量数据时，该同学发现F₁L₁和F₂L₂并不相等，该同学实验过程中的失误之处在于L₁不是F₁的力臂．

Answer 1

分析 （1）杠杆右端偏高，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，使杠杆在水平位置平衡，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响．实验过程中，使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（3）根据表格中提供的数据和杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂进行计算；
（4）杠杆平衡条件：F₁L₁=F₂L₂；
（5）由图可见，第3次实验中拉力的方向没有竖直向下，导致力臂不能从杠杆上正确读出．

解答 解：（1）杠杆的右端偏高，使杠杆左端或右端的平衡螺母向偏高的右端移动．
实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是：排除杠杆自重对实验的影响，便于测量力臂大小；
实验过程中，要使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂；
（3）第1次实验：根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，1.5N×10cm=1N×L₂，则L₂=15cm．
第2次实验：根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，1N×20cm=F₂×10cm，则F₂=2N．
（4）分析第一、二次测量实验数据，可以得到：F₁L₁=F₂L₂；
（5）杠杆在水平位置平衡，F₁的方向垂直于杠杆时，力臂才在杠杆上．如图，F₁倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，所以动力臂L₁读取错误．
本实验中进行多次测量的目的是：避免实验次数过少，导致实验结论具有偶然性，便于从中寻找规律．
故答案为：
（1）右；水平；便于测量力臂；
（3）

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1	15
2	1	20	2	10
3	1	20	1.5	10

（4）F₁L₁=F₂L₂；
（5）L₁不是F₁的力臂．

点评 此题是探究杠杆平衡条件实验中应注意的问题，要掌握杠杆平衡的调节及调节杠杆在水平位置平衡的目的，当杠杆平衡时，并且力竖直作用在杠杆上时，力臂才在杠杆上．