Question

19．在探究杠桿平衡條件的實驗中：

（1）小麗把杠桿支在支架上，若杠桿左端下沉，可調節左端的平衡螺母向右端移動，使杠桿在水平位置平衡，目的是便于測量力臂；
（2）如甲圖所示，在杠桿右邊B處掛兩個相同的鉤碼，要使杠桿仍在水平位置平衡，應在杠桿左邊A處掛3個相同的鉤碼；
（3）如乙圖所示，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，當彈簧測力計逐漸向右傾斜時，杠桿仍然在水平位置平衡，彈簧測力計的示數F變大 （選填“變大”、“不變”或“變小”），原因是拉力F的力臂變小．
（4）如丙圖所示，在杠桿左端某一固定位置掛一個重力G=2.5N的物體，在杠桿右端不同位置處施加不同的豎直向下的力F，保證杠桿處于平衡狀態．根據多次測量的F、L數據，畫出如圖丁所示圖線，由圖丙可得出杠桿平衡的條件是F與L成反比，結合杠桿平衡條件，可求出重力G的力臂是0.2m．

Answer 1

分析 （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首先調節杠桿在水平位置平衡，使杠桿在水平位置平衡的目的是為了便于測量力臂；若左端偏高，則需將平衡螺母向右調節；
（2）根據杠桿的平衡條件，計算出A處所掛的砝碼；
（3）根據杠桿的平衡條件，F₁L₁=F₂L₂，當測力計傾斜時，動力臂減小，則動力變大；
（4）根據圖象結合正比例、反比例函數的特點進行分析；根據圖象中某個點的數據代入公式便可求出．

解答 解：
（1）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，應先調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做是為了便于測量力臂；如發現杠桿左端偏高，應將右端的平衡螺母向左調節；
（2）設杠桿的分度值為 L，一個鉤碼的重為G，
根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，nG×2L=2G×3L，
解得：n=3（個）；
（3）當彈簧測力計豎直向上拉動杠桿，杠桿在水平位置平衡，力臂為OC，當彈簧測力計逐漸向右傾斜時，力臂變小，阻力和阻力臂不變，拉力F會變大；
（4）①如乙圖，F和$\frac{1}{L}$成正比，$\frac{F}{\frac{1}{L}}$為定值，所以FL為定值，可以推斷F-L成反比．
②因為$\frac{1}{L}$=4m^-1，所以L=0.25m，
根據杠桿平衡條件得：GL′=FL，
所以，2.5N×L′=2N×0.25m，
所以，L′=0.2m．
故答案為：（1）右；便于測量力臂；（2）3；（3）變大；拉力F的力臂變小；（4）反；0.2．

點評 （1）本題真正考查了正比和反比的含義，當兩個物理量的比值一定時，兩個物理量成正比；當兩個物理量的乘積一定時，兩個物理量成反比；
（2）題目中沒有直接給出動力臂和動力，而是從圖象上搜索，這是一道比較新穎的題目，值得仔細研究．