Question

9．在探究“杠桿平衡條件”實驗中

（1）將杠桿的中點O掛在支架上如圖甲，調節杠桿兩端螺母使杠桿在水平位置平衡，目的是便于測量力臂的大小．
（2）杠桿平衡后，小英同學在圖乙所示的A位置掛上兩個鉤碼，用彈簧測力計拉杠桿的C點，使杠桿在水平位置保持平衡．當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，桿杠在水平位置始終保持平衡（如圖乙），測力計示數將先變小后變大．
（3）完成實驗后，小英利用杠桿的平衡條件來測量杠桿的質量
①將杠桿的B位置掛在支架上，在B的右側掛質量為m的鉤碼，前后移動鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡（如圖丙）．
②用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置E到B的距離L₁和O到B的距離L₂
③根據杠桿的平衡條件，可以計算出杠桿的質量m_桿=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$（用題目中所給物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂；
（2）阻力和阻力臂不變時，動力臂減小，動力變大；動力臂變大，動力變小；
（3）根據杠桿的平衡條件，可以計算出杠桿的質量m_桿．

解答 解；
（1）調節兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，方便測出力臂大小；
（2）由圖可知，OC為最長力臂，當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，動力臂先變長后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據杠桿平衡條件可知，測力計示數將先變小后變大；
（3）已知鉤碼的質量m，用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置E到B的距離，即L₁，欲求杠桿的質量m_桿，杠桿的重心在O點，則應量出O到B的距離，即L₂，然后根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得，mL₁=m_桿L₂，則m_桿=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$．
故答案為：（1）便于測量力臂的大小；（2）先變小后變大；（3）②：O到B；③：$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$．

點評 杠桿在水平位置平衡時，彈簧測力計傾斜拉動杠桿還在水平位置平衡，阻力和阻力臂不變，動力臂變小，動力變大這是常見的一種題型．