Question

8．復習物理實驗時，小美和小麗再探究有關杠桿平衡的問題．
（1）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿的平衡位置如圖甲所示，此時應將左端平衡螺母向右旋一些（選填“左”或“右”），使杠桿在水平位置平衡．
（2）她們通過多次實驗，得出以下數據，分析得出杠桿平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂．請你應用杠桿平衡條件，將表格中的數據填寫完整．

	1	2	3	4
L1/m	0.1	0.15	0.2	0.2
F1/N	0.5	0.5	1.5
L2/m	0.05	0.05	0.1	0.1
F2/N	1	1.5	3	4

（3）小美又將杠桿調節至水平位置平衡，在左右兩側掛上鉤碼，如圖乙所示，杠桿的左端會下降（選填“左”或“右”），要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總個數和懸掛點位置，只需將左側的兩個鉤碼掛到右側的兩個鉤碼下面即可．
（4）小麗同學想用彈簧測力計和鉤碼進行實驗，設計實驗時提出了兩種方案：一種按圖丙進行實驗，一種按圖丁進行實驗，你認為丙實驗方案更好，理由是彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，力臂在杠桿上便于測量．
（5）實驗中小麗發現，杠桿在O點還受到一個向上的力，這個力在探究杠桿平衡時不會影響到杠桿的平衡，請分析說明理由這個作用在杠桿O點的力的力臂等于零，不影響杠桿的平衡．

Answer 1

分析 （1）杠桿左端低右端高，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）先將數據中的各自的力與力臂相乘，然后分析實驗數據，找出關系式；根據杠桿的平衡條件計算出第4次實驗中，動力F₁的大小；
（3）根據圖甲中左右兩側掛鉤碼后兩邊力與力臂的乘積大小，判斷杠桿的哪端下降；根據杠桿的平衡條件計算不改變鉤碼總數和懸掛點位置時，掛鉤碼情況；
（4）根據鉤碼個數與每個鉤碼的重力求出測力計拉力，根據杠桿的平衡條件可知，圖丙彈簧測力計方向向上，容易測量力臂，圖丁方向不與杠桿垂直，不易測量力臂；
（5）杠桿的重心在過支點上，杠桿重力的力臂為零．

解答 解：
（1）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿左端下沉，為使杠桿在水平位置平衡，需要使杠桿重心右移，應將平衡螺母向右調節；
（2）①先將數據中的各自的力與力臂相乘，然后分析實驗數據，找出關系式為F₁l₁=F₂l₂（或 動力×動力臂=阻力×阻力臂）；
②第4次實驗中，F₁L₁=F₂L₂，因此F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{4N×0.1m}{0.2m}$=2N；
（3）若每個鉤碼重為G，杠桿上每格長L，
由圖甲，左側力與力臂的乘積：5G×4L=20GL，
右側力與力臂的乘積：2G×3L=6GL，
因為：20GL＞6GL，所以杠桿左端下降；
如果不改變鉤碼總數和懸掛點位置，若要杠桿平衡，左側取下n個鉤碼掛到右側，
則：（5-n）G×4L=（2+n）G×3L，
解得：n=2，即需將左側2個鉤碼掛到右側即可；
（4）由圖可知，彈簧測力計在圖丙的力與力臂垂直，力臂在杠桿上便于測量，圖丁的力不與杠桿垂直，力臂不方便測量，圖丙好；
（5）杠桿在O點還受到一個向上的力，這個力與杠桿自身重力都過杠桿的支點，力臂為零，這兩個力在探究杠桿平衡時不會影響到杠桿的平衡．
故答案為：（1）右；（2）F₁L₁=F₂L₂； 2；（3）左；左側的兩個鉤碼掛到右側的兩個鉤碼下面；（4）丙；彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，力臂在杠桿上便于測量；（5）這個作用在杠桿O點的力的力臂等于零，不影響杠桿的平衡．

點評 此題是探究杠桿平衡實驗，考查了杠桿的調平及杠桿平衡條件的應用以及過支點的力對杠桿的影響，要注意分析力和對應的力臂．