Question

如圖1甲所示，某同學做“研究杠桿的平衡條件”的實驗裝置，實驗前沒有掛鉤碼時，發現杠桿左端下傾，杠桿是______的（選填“平衡”或“不平衡”），應將橫梁右端的螺母向______邊旋一些，使杠桿在水平位置平衡．（選填“左”或“右”）

（1）調節杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平；
（2）在杠桿O點位置兩邊分別掛上數目不等的鉤碼，通過移動懸掛鉤碼的位置，并調節杠桿兩端的螺母，使杠桿重新保持水平，記錄有關數據；
（3）改變兩邊鉤碼的數量，按照（2）再進行一次操作．
①指出該同學操作中存在的問題：______．
②實驗中使杠桿保持水平平衡的目的是：______．
③實驗得到的結論是：______．
④若右端不掛鉤碼，而改用彈簧測力計如圖1乙，彈簧測力計示數為F₁，則F₁×L_OA______G×_LOB．（選填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）實驗時只有10個相同的鉤碼，杠桿上每格等距，如圖2所示，當在A點掛4個鉤碼時，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿恢復平衡？（請設計兩種方案）
方案一：______．
方案二：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）杠桿左端下傾，說明杠桿的重心在支點左側，調節平衡螺母應使杠桿重心右移．
（2）①探究杠桿平衡條件時，只有在調節杠桿平衡時調節平衡螺母，在支點兩端掛鉤碼時不能再移動平衡螺母，只有通過改變鉤碼的數量和移動鉤碼的位置才能使杠桿重新平衡．
②杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上便于測量力臂大小．
③杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂．
④分析彈簧測力計的拉力的力臂，根據杠桿平衡條件判斷F₁×L_OA和G×L_OB的關系．
（3）要使杠桿平衡則應使兩端力和力臂的乘積相等，根據杠桿的平衡條件分析出方案．
解答：解：實驗前沒有掛鉤碼時，發現杠桿左端下傾，說明杠桿是不平衡的；杠桿重心左移應將右端平衡螺母向右調節，直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零；
（1）①該同學在步驟（2）中，當掛鉤碼之后是不能再移動平衡螺母的．
②杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上便于測量力臂大小．
③杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂．
④如圖，杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計拉力的力臂是OD，根據杠桿平衡條件得，F₁×L_OD=G×L_OB．
在Rt△ODA中，L_OD＜L_OA，所以，F₁×L_OD＜F₁×L_OA，
所以F₁×L_OA＞G×L_OB．

（2）如圖2所示，要使杠桿在水平方向平衡，則兩邊力和力臂的乘積相等，設每格長為L，每個鉤碼重為G，則左側力臂為3L，則力和力臂的乘積為：4G×3L=12GL；
只要右側力和力臂的乘積也為12GL，兩端即可平衡，故答案有多種，如：掛兩個鉤碼于6L處、三個鉤碼于4L處、四個鉤碼于3L處，六個鉤碼于2L處．
故答案為：不平衡；右；（1）在（2）中不能再調節杠桿的平衡螺母；便于測量力臂大小；動力×動力臂=阻力×阻力臂；大于；（2）掛兩個鉤碼于6處；掛六個鉤碼于2處．
點評：（1）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．
（2）探究杠桿平衡條件時，力臂在杠桿上有兩個條件：杠桿在水平位置平衡；力豎直作用在杠桿上．