Question

4．某同學在做“研究杠桿平衡條件”的實驗進行了如下實驗步驟．
a．把杠桿的中點支在支架上；     b．把鉤碼掛在杠桿的兩邊，改變鉤碼的位置使杠桿水平平衡；
c．記下兩邊的鉤碼的重，用尺量出它們的力臂，記下實驗數據；
d．改變力和力臂數值，做三次實驗．e．求出各次實驗的動力乘以動力臂和阻力乘以阻力臂數值．
（1）請你指出該同學在b步操作之前漏掉了一個重要步驟，這個步驟是調節杠桿使其在水平位置平衡．
（2）如果實驗中所用鉤碼的質量都相等，如果在如圖甲圖示，杠桿的B處應該掛4個鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡．
（3）如果在C點改用彈簧測力計拉，為了使杠桿在水平位置平衡時彈簧測力計的示數最小，應沿豎直向上 方向拉．
（4）如果如圖乙圖示把彈簧測力計斜拉，且拉環固定在支架上，水平平衡時彈簧測力計示數比步驟（3）中的大．如果此時在A點的鉤碼下方再掛一個鉤碼，為了再次使杠桿平衡，且彈簧測力計示數不變，應將懸點E向上 移動．（選填“向上”或“向下”）

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時，杠桿支在支架上，先調節杠桿在水平位置平衡，然后在掛鉤碼，改變鉤碼的位置和數量，使杠桿重新在水平位置平衡．
（2）設杠桿的分度值是1cm，鉤碼的重力是G，根據杠桿平衡條件判斷鉤碼的數量．
（3）要使力最小，應該使力臂最大，杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上，力臂最大．
（4）當在A端加掛鉤碼時，阻力臂不變，阻力增大，動力不變，根據杠桿平衡條件判斷動力臂的變化，判斷拉環的位置．

解答 解：（1）為了方便的測量力臂，實驗前應調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；因此，該同學在操作過程中漏掉的重要的步驟：調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；
（2）設一個鉤碼重為G，杠桿上一個小格代表1cm，
所以，2G×4cm=nG×2cm，n=4（個）．
（3）為了使杠桿在水平位置平衡時彈簧測力計示數最小，應使力臂最大，力臂在杠桿上，所以彈簧測力計要豎直拉動杠桿．圖中鉤碼使杠桿逆時針轉動，拉力要使杠桿順時針轉動．所以彈簧測力計要豎直向上拉動杠桿．
（4）把彈簧測力計斜拉，且拉環固定在支架上，此時動力臂比（3）中的動力臂要小，故拉力要大；因為，動力×動力臂=阻力×阻力臂，當在A端加掛鉤碼時，阻力臂不變，阻力增大，動力不變，所以，動力臂變大，彈簧測力計拉環要向上移動．
故答案為：（1）b；調節杠桿使其在水平位置平衡；（2）4；（3）大；豎直向上；（4）上．

點評 杠桿平衡條件，在杠桿平衡問題中有廣泛的應用，一定要熟練掌握．