Question

7．学习了杠杆知识后，瑶瑶利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件．她所选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量为10g）、细线、刻度尺等．

（1）她将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后如图甲所示，若想调节铅笔水平平衡，她应将细线向左（选填“左”或“右”）移动．调节铅笔水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响，在实验测量时还有一个优点，请你写出：便于力臂的测量．
（2）调节水平平衡后，她用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示．做了几次实验后将数据记录在下表中：

次数	动力F1/N	动力臂l1/m	阻力F2/N	阻力臂l2/cm	F1l1/N•m	F2l2/N•m
1	0.2	0.04	0.4	0.02	0.008	0.008
2	0.2	0.04	0.1	0.08	0.008	0.008
3	0.3	0.05	0.3	0.05	0.015	0.015

记录数据后，同桌的小亮按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，这个结论与杠杆平衡条件不相符（选填“相符”或“不相符”）．为了进一步完善实验，得出普遍规律，瑶瑶接下来的做法应该是B（A．改变力的大小，B．改变力的方向，C．改变力的作用点．选填“A”、“B”或“C”）
（3）在实验过程中，铅笔水平平衡后（如图乙），瑶瑶不小心将前端细长的铅笔芯弄断 了（如图丙），她立刻将铅笔稳住，并将铅笔芯放到左端细线下方固定（如图丁），则松手后铅笔B（A．左端下沉，B．右端下沉，C．仍然水平平衡．选填“A”、“B”或“C”）．
（4）学习了功的知识后，小杰回看之前杠杆记录的数据，她想能否将表格中F₁L₁/N•m单位N•m换成J？根据功的定义，你觉得可以换吗？不可以（选填“可以”或“不可以”）．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡后，重力的方向跟杠杆垂直，支点到力的作用点的距离就是力臂，同时能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；
（2）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂；
（3）铅笔芯折断后，固定在左端细线下，据此分析杠杆力臂的变化，根据杠杆平衡的条件分析解答；
（4）根据功的概念分析功的单位J与杠杆平衡条件中力与力臂的乘积FL/N•m的不同．

解答 解：
（1）由图可知，铅笔静止后左端下沉，若想调节铅笔水平平衡，应将支点向左移动，即细线向左移动；调节铅笔水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响，同时可从杠杆上直接读取力臂的大小；
（2）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，故B正确；
（3）由丁图可知，把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定，对于杠杆来说，杠杆两侧的重力不变，但是杠杆左侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，
G_左L_左＜G_右L_右，杠杆不能在水平位置平衡，杠杆右端下沉，故B正确；
（4）功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积，功的单位是焦耳（J），杠杆平衡条件中力与力臂垂直，所以力与力臂的乘积FL/N•m不是功，所以不能把表格中F₁L₁/N•m单位N•m换成J．
故答案为：（1）左；便于力臂的测量；（2）不相符；B；（3）B；（4）不可以．

点评 此题是探究杠杆平衡条件的实验，考查了杠杆的调平，及实验中应注意的问题，在实验中为得到普遍性的规律，应多测几组数据进行分析．