Question

3．小明和同學在玩蹺蹺板游戲時，發(fā)現(xiàn)為使蹺蹺板勻速轉動，體重較輕一方通常會遠離蹺蹺板的中心，大家在充分觀察和討論之后，決定探究杠桿的平衡條件．
（1）小梅組提出的猜想是：動力+動力臂=阻力+阻力臂；
小亮組提出的猜想是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；
小明組提出的猜想是：“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離；
小剛提醒小梅組的同學，他們的猜想是錯誤的，其理由是力和力臂是不同的物理量，不能相互加減．
（2）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿的平衡位置如圖甲所示，此時應將左端的平衡螺母向右旋一些（選填“左”或“右”），使杠桿在水平位置平衡．
（3）小亮想用彈簧測力計和鉤碼進行實驗，設計實驗時提出了兩種方案：一種按圖乙進行實驗，一種按圖丙進行實驗，你認為哪個實驗方案更好，請你說明理由：乙；便于從杠桿上直接讀取力臂．

實驗序號	動力F1（N）	支點到動力作用點的距離L1（cm）	阻力F2（N ）	支點到阻力作用點的距離L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4

（4）小明用丁圖中的裝置完成了三次實驗，根據(jù)表一中的數(shù)據(jù)得出“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”的結論驗證了自己組的猜想，但與其他組交流討論以后發(fā)現(xiàn)這一結論并不可靠．除了參考表二小組梅組的數(shù)據(jù)進行再次實驗．請你對小明組的實驗提出進一步改進措施去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉．
表2

實驗序號	動力（N）	動力臂L1（cm）	阻力F2（N ）	阻力臂L2（cm）
1	2	1	1	2
2	4	2	2	4
3	2	2	2	2

Answer 1

分析 （1）杠桿的平衡條件：F₁l₁=F₂l₂；
（2）杠桿左端低右端高，說明杠桿的重心在支點左側，調節(jié)平衡螺母應使杠桿重心右移，這一調節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響；
（3）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．
（4）從支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂．力臂不一定是支點到力作用點的距離．探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂，同時杠桿的重心通過支點，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響；為得出普遍結論，用彈簧測力計拉杠桿，使力與杠桿不垂直，多做幾次實驗，得出實驗結論．

解答 解：
（1）力和力臂是不同的物理量，不能相加減，故小梅組的猜想一定是錯誤的；
（2）圖甲中杠桿左端低右端高，說明杠桿的重心在支點左側，要杠桿的重心右移應將平衡螺母向右調節(jié)，直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿的自重對實驗的影響；
（3）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此第二組實驗設計的好，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，力臂可以從杠桿上直接讀取；
（4）由實驗裝置可知，小明的“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”的結論，是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，此時的力臂正是支點到力作用點的距離．為得出普遍正確的結論，應改變力的方向使力臂不等于支點到力作用點的距離，多做幾次實驗，得出實驗結論，故正確的實驗操作應該是：去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉．
故答案為：（1）力和力臂是不同的物理量，不能相互加減；
（2）右；
（3）乙；便于從杠桿上直接讀取力臂；
（4）去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉．

點評 本題重點考查探究杠桿平衡條件的實驗調平和操作，要求平時做實驗時多加注意，鍛煉自己的實驗操作能力．