Question

4．某同學在中藥房看到售貨員使用的桿秤，對此產生了興趣，桿秤的平衡條件是什么？于是他利用下圖裝置進行模擬探究．

（1）在沒有掛鉤碼時杠桿的平衡位置如圖甲所示．為使杠桿在水平位置平衡，可只將杠桿左端螺母向右（選填“左”或“右”）邊旋一些．
（2）杠桿調好后，第一組同學按圖乙進行實驗，請在圖乙中畫出F₁的力臂及阻力F₂．第二組同學按圖丙進行實驗．同學們討論后一致認為第二組實驗更合理，理由是便于測量力臂．
（3）按圖丙實驗時，得到的數據見表格．由此他總結出杠桿的平衡條件是F₁L₁=F₂L₂．

次數	F1/N	l1/cm	F2/N	l2/cm
1	1	8	2	4
2	2	8	1	16
3	2	12	3	8

（4）若桿秤的秤砣質量為100g（忽略桿秤自重及秤盤質量），秤盤懸掛點距離支點為l₁，秤桿上最大的刻度標記距離支點為l₂，且l₁：l₂=1：3．則此桿秤的最大稱量是300g．

Answer 1

分析 （1）在調節杠桿平衡時，應將平衡螺母向較高的一端調節；
（2）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；
（3）根據力與力臂的乘積，最終可得出杠桿的平衡條件；
（4）根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂進行計算．

解答 解：（1）為了便于測量力臂，應使杠桿在水平位置平衡，由圖知，右端偏高，為使杠桿在水平位置平衡，需要將平衡螺母向右調節；
（2）F₁的力臂及阻力F₂如下圖：

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，因此丙實驗設計的好，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，便于測量力臂；
（3）分別計算動力和動力臂的乘積、阻力和阻力臂的乘積，可以發現杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂．
（4）根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，m×L₁=100g×L₂；且L₁：L₂=1：3，解得m=300g
故答案為：（1）右；（2）如圖所示；便于測量力臂；（3）F₁L₁=F₂L₂；（4）300．

點評 本題考查了杠桿平衡的條件，杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便直接讀出力臂．