Question

10．小雨在研究“杠桿平衡條件”的實驗時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，用刻度尺量出它們的力臂，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．
（1）該同學的實驗過程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）實驗中所用鉤碼的質量都相等，在圖甲中，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B點C點改用彈簧測力計拉，如圖乙所示，為了使杠桿在水平位置平衡，則拉力會大于（選填“大于”，“小于”，“等于”）（2）問中B端所掛鉤碼的重力，理由拉力力臂變小．
（4）通過（3）的實驗，小雨發現在某一點所施加里的大小與其方向有關，聰明的他總結出了施加最小力的技巧，如圖丙圖，若在C點施加拉力，請你幫他畫出所用最小力及力的方向．

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）根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂進行分析；首先根據杠桿平衡條件計算出豎直向下拉時拉力的大小，然后判斷斜向下拉力臂的變化，得出力的變化；
（4）由杠桿平衡的條件知，當阻力與阻力的力臂的積為定值時，動力臂最大時，動力是最小的，此時的動力臂是支點到動力的作用點的距離．

解答 解：
（1）該同學在掛鉤碼之前沒有調節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）如果在B點C點改用彈簧測力計拉，如圖乙所示，為了使杠桿在水平位置平衡，若傾斜拉測力計，此時拉力力臂變小，根據杠桿平衡條件，則力變大，所以示數大于上述所要掛鉤碼的總重量；
（4）由杠桿平衡的條件知，動力臂最大時是支點與力的作用點 連線，即OC為最大的力臂，動力臂最大時，拉力F最小，其對應的力臂為OC，方向垂直OC向上，如下圖所示：

故答案為：（1）調節杠桿使其在水平位置平衡；（2）4；（3）大于；拉力力臂變小；（4）如上圖．

點評 此題是探究“杠桿的平衡條件”實驗，考查了杠桿平衡條件的應用，常見題．