Question

某實驗小組做“研究杠桿平衡條件”的實驗：（不考慮杠桿自重和摩擦）
（1）實驗前，在沒有掛鉤碼時，小明同學發現杠桿停止時處于如圖1所示的位置，此時杠桿處于______（填“平衡”或“不平衡”）狀態，則應將左端的平衡螺母向______調（選填“右”或“左”），使杠桿在______位置平衡；杠桿平衡后，若在a點掛2個50g鉤碼，那么在b點應該掛______個50g鉤碼才能使杠桿恢復平衡．
（2）三次實驗數據記錄表格如下：

實驗序號	動力F1（牛）	動力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	2	4	2	4
2	4	6	3	8
3		8	4	6

明小組用如圖2所示進行第3次實驗，彈簧測力計的所示如圖3所示，則動力F₁=______N
②分析三次實驗數據，發現第3次實驗中彈簧測力計示數偏大，檢測彈簧測力計發現完好無損，原因可能是______．
（3）在探究中．有一組同學猜想扛桿的平衡條件可能是“動力+動力臂=阻力+阻力臂”．他們經過實驗獲得了下列數據：

動力F1/N	動力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
4	5	5	4

于是，他們認為自己的猜想得到了驗證．你認為他們的實驗探究過程存在什么問題？______、______（列出兩點）
（4）通過探究，大家得出了杠桿平衡條件．生活中的鑷子應用了該實驗中的第______次實驗原理．

Answer 1

解：（1）實驗前沒有掛鉤碼時，如圖1所示，杠桿沒有處于平衡狀態，發現杠桿左端下傾，應將杠桿兩端的螺母向右端移動，使杠桿在水平位置平衡；
設一個鉤碼重為G，杠桿上一個格為L，根據杠桿平衡條件：2G×3L=F₂×2L，所以F₂=3G，即b點應該掛3個鉤碼；
（2）①圖中彈簧測力計的分度值是0.2N，指針指在3N下面第3個小格上，因此彈簧測力計讀數為3N+0.2N×3=3.6N；
②第3次實驗中，拉力的方向向右傾斜，導致阻力臂偏小，根據杠桿平衡條件，動力、動力臂不變時，阻力臂變小，阻力就會變大，因此彈簧測力計的示數變大；
（3）他們只測出了一組數據并且還將兩個單位不同的物理進行相加，這是錯誤的；
（4）釣魚竿是費力杠桿，動力臂小與阻力臂，目的是省距離，應用了實驗中的第2次實驗原理．
故答案為：（1）不平衡；右；水平；3；（2）3.6；彈簧測力計沒有豎直向下拉；（3）實驗只憑一組數據得到結論；將單位不同的兩個物理量相加；（4）2．
分析：（1）實驗前先要調節杠桿兩端的螺母，使其在水平位置平衡，這是為使杠桿所受的重力通過支點，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉動的影響；根據杠桿平衡條件求出b點掛鉤媽的個數；
（2）①彈簧測力計讀數時要看清分度值，根據指針的位置讀數；
②由圖可見，第3次實驗中拉力的方向沒有豎直向下，導致力臂不能從杠桿上正確讀出．
（3）杠桿平衡條件是規律性結論，必須經過多次實驗驗證才行，只有一次實驗數據，偶然性太大，不能反映普遍規律；單位不同的兩個量是不能相加的；
（4）杠桿按動力臂和阻力臂大小的關系分為省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿．
點評：（1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；
（2）本實驗探究題，難點是分析學生出錯的原因，本實驗中的結論是普遍規律，必須經過多次測量才能得出．
（3）杠桿可分為三類：
①省力杠桿：動力臂大于阻力臂，省力費距離，如起子、剪鐵皮的剪刀等；
②費力杠桿：動力臂小于阻力臂，費力省距離，如鑷子、釣魚竿、理發用的剪子；
③等臂杠桿：動力臂等于阻力臂，既不省力也不省距離，如天平．