Question

小風做“探究杠桿的平衡條件”這個實驗，他在實驗中選擇了一根50cm長的杠桿，杠桿上每一小格的長度為5cm．調節平衡螺母，使杠桿在______平衡，此時杠桿重力的力臂為______．試驗臺上總共只有6個相同的鉤碼，小風在杠桿左邊第二格上掛了3個鉤碼（如圖所示），若想使杠桿平衡，可能的方法是在______．（填一種方法即可）

Answer 1

【答案】分析：（1）選取杠桿的水平平衡狀態下進行實驗，因為鉤碼的拉力方向豎直向下，作用點在杠桿上，支點到力的作用點距離等于力臂；此時杠桿的重心在支點上，杠桿的自重對杠桿平衡不產生影響；
（2）利用杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂進行計算．
解答：解：（1）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；杠桿重心在支點處，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；
（2）假設每個鉤碼重1N，則圖示的杠桿左端：動力×動力臂=3N×10cm=30N?cm，因此右端必須滿足阻力×阻力臂=30N?cm，杠桿才平衡；
鉤碼總數量有6個，已經使用了3個，因此只有三個鉤碼供選擇：
①當掛1個鉤碼時，阻力=1N，阻力臂=30cm，距支點6個小格，杠桿長度不夠，不可行；
②當掛2個鉤碼時，阻力=2N，阻力臂=15cm，距支點3個小格，C點符合要求；
③當掛3個鉤碼時，阻力=3N，阻力臂=10cm，距支點2個小格，B點符合要求．
故答案為：水平位置、0、B點掛3個鉤碼（或C點掛2個鉤碼）．
點評：（1）當杠桿支點兩端有多個力和力臂時，杠桿的平衡條件關系式可以寫成：F₁₁L₁₁+F₁₂L₁₂+…=F₂₁L₂₁+F₂₂L₂₂+…；
（2）本題最后一問可以采取多點懸掛鉤碼，使杠桿平衡，同學們可以自行計算．