小芬同学“探究杠杆的平衡条件”的实验装置如图所示,请回答下列问题:
(1)实验前先要调节杠杆两端的螺母,使其在________平衡,目的是________.如果小芬同学做实验时发现杠杆左高右低,则她应将杠杆左端的螺母向________调,或将杠杆右端的螺母向________调.
(2)小芬同学根据图示实验装置测得的一组数据,得出了“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的错误结论,你认为小芬同学在探究中存在的问题是:
①________;
②________.
(3)图示装置中的杠杆处于静止状态,若小芬同学在杠杆两侧各增加一个钩码(每个钩码的质量相同),则(________)
A、杠杆仍在图示位置静止; B、杠杆将顺时针方向转动
C、杠杆将逆时针方向转动; D、以上三种情况都有可能
(4)如果小芬同学将杠杆支点右侧的钩码全部拿走,改用弹簧测力计拉着杠杆支点的左侧,则必须________地拉住弹簧测力计才能使实验顺利进行.
解:(1)当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,这样做便于直接读出力臂的大小、消除杠杆重力对实验结果的影响.如果杠杆左高右低,可将杠杆左端的螺母或右端的螺母向左调.
故答案为:水平,便于测量力臂,左,左.
(2)杠杆平衡条件是普遍规律,必须经过多次测量.如果只根据一组数据或几组特殊的数据得到结论,偶然性太大,
并且单位不同的两个量是不能相加的.
故答案为:实验次数太少,有偶然性;将不同单位的数据相加.
(3)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2
如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码后:左边F1L1=2G×2L=4GL;
右边F2L2=3G×L=3GL;
F1L1>F2L2杠杆不再水平平衡,左边会下沉,所以杠杆将逆时针方向转动.
故选C.
(4)若用弹簧测力计代替钩码,则拉力的方向仍要与杠杆垂直,使力臂仍与杠杆重合,便于直接读出力臂的大小,消除杠杆重力对实验结果的影响.将右侧钩码去掉后,对于左侧钩码,它使杠杆沿逆时针方向转动,所以拉力应该使杠杆顺时针方向转动,即竖直向上.
故答案为:竖直向上.
分析:(1)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(重力的方向跟杠杆垂直),这样调节便于直接读取力臂的大小、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;实验时,如果杠杆不再水平位置平衡,可通过反向调节(向偏高的一端)平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡.
(2)实验时,如果只根据一组数据或几组特殊的数据得到结论,偶然性太大,因此应获取多组实验具有普遍性的数据来归纳出物理规律.另外,单位不同的两个量是不能相加的.
(3)根据杠杆的平衡条件进行判断,力与力臂的乘积较大的一端下降.
(4)弹簧测力计拉力的方向要与杠杆垂直,使力臂仍与杠杆重合,并且注意动力和阻力使杠杆转动的方向是相反的.
点评:考查杠杆的平衡条件及应用,本题中涉及实验到的注意事项很特殊,多次测量的目的不是为了减小误差而是为了总结普遍规律;对于已经平衡的杠杆,改变条件后判断杠杆是否还能保持平衡,有两种方法:一是按力和力臂的乘积;二是按比例的方法.