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分組實(shí)驗(yàn)：研究杠桿的平衡
學(xué)習(xí)指要
1．調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)，可以調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母同時(shí)向左(或向右)，使杠桿在水平位置平衡；掛上鉤碼時(shí)，要使杠桿重新在水平位置平衡，這樣便于準(zhǔn)確測出力臂的大小。
2．杠桿平衡是指杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
3．杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂一阻力×阻力臂。
4．實(shí)驗(yàn)時(shí)，若用鉤碼，則鉤碼應(yīng)掛在杠桿兩端，若掛在杠桿一端，則可以在同一端用彈簧測力計(jì)向上拉，且方向?yàn)樨Q直向上。
解題指導(dǎo)
【例題】下表為研究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)記錄表。哪一組數(shù)據(jù)肯定有錯(cuò)誤?如果動(dòng)力與阻力的大小測量正確，則產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因可能是什么?
實(shí)驗(yàn)
次數(shù)
F1(牛)
l 1 (米)
F1l1
(牛·米)
F2 (牛)
l2 (米)
F2l2
(牛·米)
1
2.0
0.2
0.4
4.0
0.1
0.4
2
6.0
0.1
0.6
3.0
0.2
0.6
3
3.0
0.3
0.9
6.0
0.2
1.2
【解析】通過前兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可歸納出F1l1 =F2l2，由此看出第三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤。由題意知，動(dòng)力與阻力的大小測量正確，因此錯(cuò)誤原因就集中在動(dòng)力臂和阻力臂上。因F1l1比F2l2的值偏小，故可能是動(dòng)力臂記錄偏小或阻力臂記錄偏大。
【答案】見解析
同步訓(xùn)練A組
1．如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，若將左右各拿掉一個(gè)鉤碼，則杠桿會(huì) ( )
A．仍然平衡 B．向左端傾斜 C．向右端傾斜 D．無法判斷
2．如圖所示，為使杠桿平衡，可在A端加不同方向的力F 1、F2、F3，其中最小的力是 ( )
A．F1 B．F2 C．F3 D．無法判斷
3．如圖甲所示，小明在探究“杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)。
(1)實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉。此時(shí)，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，保持水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)。這樣做的好處是：便于在杠桿上直接測量 。
(2)杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼。杠桿恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為 。他這樣得出的結(jié)論是否合理 ?為什么? 。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立?于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符，其原因是 。
4．質(zhì)量為60千克的人站在蹺蹺板某一位置時(shí)，蹺蹺板處于如圖所示的平衡狀態(tài)。由此可估測球的質(zhì)量約為 ( )
A．20千克 B．30千克 C．60千克 D．120千克
5．如圖所示，OA=25厘米，OB= 20厘米，OC=20厘米，AC=15厘米，B點(diǎn)所掛物體重為
45牛，當(dāng)杠桿水平平衡時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為 ( )
A．36牛 B．45牛 C 50牛 D．60牛
6．如圖所示的杠桿處于平衡狀態(tài)，如果彈簧測力計(jì)的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?／2，那么要使杠桿仍然保持平衡狀態(tài)，可以采取的措施是 ( )
A．把彈簧測力計(jì)向左移動(dòng)一個(gè)小格
B．減少三個(gè)鉤碼
C．把鉤碼向左移動(dòng)一個(gè)小格
D．把鉤碼向右移動(dòng)一個(gè)小格
同步訓(xùn)練B組
7．在探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)記錄了3次宴驗(yàn)數(shù)據(jù)。如下表所示。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
動(dòng)力
F1／牛
動(dòng)力臂
l1／米
阻力
F2／牛
阻力臂
l2／米
1
2.0
0.04
4.0
0．02
2
1.0
0.02
0.5
0.01
3
2.5
0.03
1.5
0.05
(1)這三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中有一次是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)次數(shù)是 ，由正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可
得杠桿的平衡條件是 。這個(gè)結(jié)論是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，通過 的方法歸納出的。
(2)如圖甲所示，當(dāng)在A處掛了三個(gè)鉤碼時(shí)，要使杠桿平衡，應(yīng)在B處掛 個(gè)鉤碼。(每
個(gè)鉤碼的質(zhì)量相等)。
(3)若某次實(shí)驗(yàn)中用彈簧測力計(jì)豎直向上拉杠桿一端的C點(diǎn)，如圖乙所示，杠桿平衡時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為Fa。若在C點(diǎn)斜向上拉，杠桿在水平位置再次平衡時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為Fb，則Fa (填“大于”“小于”或“等于”) Fb。
(4)實(shí)驗(yàn)中，用圖丙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能保持水平平衡(杠桿上每格等距)，但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式。這主要是因?yàn)? ( )
A．一個(gè)人無法獨(dú)立操作
B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合
D．力和力臂數(shù)目過多
8．如圖甲所示的杠桿是平衡的。如果按照圖乙所示，在支點(diǎn)兩側(cè)的物體下方分別加掛一個(gè)等重的物體，杠桿會(huì) ( )
A．仍能平衡 B．不能平衡，A端上升 C．不能平衡，B端上升 D．無法判斷
參考答案：
分組實(shí)驗(yàn)：研究杠桿的平衡
1．C 2．B 3．(1)左力臂 (2)F1l1=F2l2不合理實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論存在偶然性，不具普遍性 (3)杠桿自重影響 4．B 5．B 6．D 7．(1)2 F1l1=F2l2 求出各次動(dòng)力×動(dòng)力臂和阻力×阻力臂的值 (2)4 (3)小于 (4)DE解析：(1)由1、3兩次數(shù)據(jù)可知：F1l1=F2l2，所以實(shí)驗(yàn)次數(shù)2有錯(cuò)誤。(2)根據(jù)杠桿平衡條件，F(xiàn)1l1=F2l2，3G·4l=nG·3l，即n=4。(3)沿b方向拉，顯然力臂較a方向更短，因此所用力更大。(4)這種方式的力和力臂數(shù)量過多，增加了難度，且不易得出結(jié)論。] 8．B

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