《2025年暑假生活指导八年级山东教育出版社》

4. 在复习物理实验时,王老师带来了一个自制杠杆$AB$,从其上找一点$C$用支架支起来,如图甲所示。当依次在杠杆上的$B_{1}$、$B_{2}$、$B$等各点施加一个向下的力时,发现越来越容易提起水桶。根据这一实验现象同学们提出了下面的探究问题：阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系？

为探究这个问题,同学们找来下列器材：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,小红的杠杆如图乙所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端调节螺母向______边调节(选填“左”或“右”)。

(2)如图丙所示,小红在实验过程中,保持阻力、阻力臂不变,在支点$O$右侧不同位置,用弹簧测力计施加竖直向下的拉力(动力),使杠杆在水平位置平衡,测出每一组的动力臂和对应的动力,并记录在表中。

|实验次数|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/cm$|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/cm$|
| $1$ | $2$ | $10$ | $1.0$ | $20$ |
| $2$ | $2$ | $10$ | $2.0$ | $10$ |
| $3$ | $2$ | $10$ | $4.0$ | $5$ |
①实验中,保持杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是便于在杠杆上直接测量______。
②分析表中数据,同学们得出结论：阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,______。
③实验中小红发现,保持杠杆处于水平平衡,当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时,弹簧测力计的拉力会变大,造成拉力变大的原因是什么？
(3)小华使用相同规格的器材按图丁所示探究同一问题,也测出每一组动力臂和对应的动力,并记录在下表中。
|实验次数|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/cm$|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/cm$|
| $1$ | $2$ | $10$ | $2.5$ | $20$ |
| $2$ | $2$ | $10$ | $5.0$ | $10$ |
| $3$ | $2$ | $10$ | $10.0$ | $5$ |

对照实验数据小华发现：他测得的动力都比小红测得的数据大。小华确定自己从实验操作到读数都没有问题,导致小华测得实验数据偏大的原因可能是什么？

答案： 【解析】：
(1)由图乙可知，杠杆左端下沉，右端上翘，要使杠杆在水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向右调节，或者将右端的平衡螺母向右调节，题目问的是左端调节螺母，所以应向右调节。
(2)①杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆上直接读出，所以便于测量力臂。
②分析表中数据，阻力$F_2 = 2N$，阻力臂$l_2 = 10cm$，阻力与阻力臂的乘积为$2N×10cm = 20N\cdot cm$；动力$F_1$与动力臂$l_1$的乘积分别为：$1.0N×20cm = 20N\cdot cm$，$2.0N×10cm = 20N\cdot cm$，$4.0N×5cm = 20N\cdot cm$，所以可得动力与动力臂成反比（或动力与动力臂的乘积为定值）。
③当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，则动力变大。
(3)对比小红（图丙，动力在支点右侧）和小华（图丁，动力在支点左侧）的实验装置，小华的动力和阻力在支点的同一侧，根据杠杆平衡条件，此时动力臂测量值可能包含了杠杆自身重力的力臂，或者小华在测量动力臂时，可能误将钩码到支点的距离当作阻力臂，但实际阻力臂正确的情况下，动力和阻力同侧时，动力需要克服阻力和杠杆自重等，导致动力偏大；或者更可能的是小华实验中动力的力臂测量错误，比如弹簧测力计拉力的作用点到支点的距离小于实际的动力臂（当拉力方向竖直向上时，若杠杆本身有重力且重心不在支点，会使动力增大），但根据题目信息“使用相同规格的器材”，最可能的原因是小华实验时动力和阻力在支点的同一侧，而小红的在两侧，在两侧时动力臂可以有效利用，同一侧时需要更大的动力来平衡，或者小华没有考虑杠杆自身重力的影响，杠杆的重心不在支点上，当动力在左侧时，杠杆自重会使杠杆左端下沉，需要更大的动力才能平衡。
【答案】：
(1)右；
(2)①力臂；②动力与动力臂成反比（或动力与动力臂的乘积为定值）；③动力臂变小；
(3)小华实验时动力和阻力在支点的同一侧（或没有考虑杠杆自重的影响，合理即可）