Question

18．实验台上有如下实验器材：一个带支架的杠杆（两端带有可调动的螺母）、一个量程为0～5N的弹簧测力计、一个符合实验要求的刻度尺、七个质量均为100g的钩码和两段细绳．请利用上述实验器材设计一个实验，证明：如果动力跟动力臂的乘积等于阻力跟阻力臂的乘积，则杠杆平衡．写出主要实验步骤，画出记录实验数据的表格．

Answer 1

分析 每个钩码的质量都是100g，每个钩码的重力是1N，弹簧测力计的量程是0～5N，把钩码看成阻力，把弹簧测力计施加的力看成动力；
在杠杆的一端挂适量的钩码，同时在右侧用弹簧秤竖直向上拉，使杠杆平衡，同时读出动力（拉力）、阻力（钩码重力）的大小，测出动力臂和阻力臂大小，记入表格中；
实验中为了使实验结论更具有普遍性，要改变阻力（钩码的重力）大小，读出弹簧测力计的示数，测出动力臂和阻力臂大小，进行多次实验．
所以实验表格中要包括实验次数、阻力、阻力臂、动力、动力臂、阻力和阻力臂的乘积、动力和动力臂的乘积．

解答 解：实验步骤：
（1）将支架组放在水平桌面上，组装杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡，将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置．
（2）在支点右侧的某位置挂一定数量的钩码．在支点右侧某位置用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置再次平衡．钩码的重力作为阻力F₂，用刻度尺测出挂钩码位置到支点的距离作为阻力臂L₂．弹簧测力计的拉力作为动力F₁，用刻度尺测出挂弹簧测力计的位置到支点的距离作为动力臂L₁．记录动力F₁和动力臂L₁与阻力F₂和阻力臂L₂的数据于表中．并计算出L₁乘以F₁和L₂乘以 F₂的值，把数据填写在表格中．
（3）改变支点右侧阻力臂L₂，同时改变阻力F₂，使L₂乘以F₂的值与以上实验不同；在支点右侧某位置用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置再次平衡，弹簧测力计的拉力作为动力F₁，挂弹簧测力计的位置到支点的距离作为动力臂L₁；记录动力F₁和动力臂L₁与阻力F₂和阻力臂L₂的数据．并计算出L₁乘以F₁和L₂乘以 F₂的值，把数据填写在表格中．
（4）仿照步骤（3），再做4次实验，将测量的数据记录在表中．并计算出L₁乘以F₁和L₂乘以F₂的值，把数据填写在表格中．
实验数据记录表格：

实验次数	F2/N	L2/m	F1/N	L1/m	L2 F2/m•N	L1 F1/m•N
1
2
3
实验结论

点评 本题考查了验证杠杆平衡条件实验，杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便直接读出力臂．探究杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂．