Question

2．小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：有刻度的均勻直杠桿、支架、彈簧測力計、細線和規(guī)格均相同的鉤碼若干個．
（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠 桿左端向上翹．此時，應把杠桿兩端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止．
（2）杠桿調節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼（如圖甲所示）為了使杠桿仍在水平位置平衡，他可以在B點處掛6個鉤碼或用彈簧測力計在B點處拉杠桿，若采用彈簧測力計拉的方法，要使彈簧測力計拉力最小，則應該沿豎直向下的方向拉，其目的是便于直接讀出力臂．
（3）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖乙所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符，其原因是：杠桿自身重力的力臂不為零．

Answer 1

分析 （1）杠桿傾斜時，杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端，左、右兩端的螺母（或一端的螺母）要向杠桿上翹的一端調節(jié)；實驗前先要調節(jié)杠桿在水平位置平衡，這是為使杠桿所受的重力通過支點，從而可以不考慮杠桿的重力對其轉動的影響；
（2）由杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂．可計算出所掛鉤碼的大小；重力的方向是豎直向下，根據(jù)杠桿平衡原理，可確定出使杠桿平衡的動力方向；
（3）圖乙中，支點位于動力和阻力的右側，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉動產(chǎn)生了影響．

解答 解：（1）杠桿左端向上翹，右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應將杠桿兩端的平衡螺母向左調節(jié)；
使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止；
（2）杠桿平衡后，若在A點掛4個鉤碼，則左邊點重力為4G，
又因為力臂OA=3L，左邊力臂OB=2L，
所以由杠桿的平衡條件（F₁l₁=F₂l₂）可知：
4G×3L=F₁×2L，
所以F₁=6G．
故應在B點應掛6個鉤碼，才能使杠桿恢復平衡；
若用彈簧測力計在B點拉著杠桿使它水平平衡，應用彈簧測力計豎直向下拉杠桿，這樣所用的拉力最小，其力臂在杠桿上，其目的是便于直接讀出力臂；
（3）圖乙中，杠桿的重心不在支點上，杠桿的重力對杠桿轉動產(chǎn)生了影響，杠桿自身重力的力臂不為零，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數(shù)值偏大．
故答案為：（1）左；水平；（2）6；豎直向下；便于直接讀出力臂；（3）杠桿自身重力的力臂不為零．

點評 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(jié)杠桿在水平位置平衡．