Question

4．利用如圖所示的裝置來探究“杠桿的平衡條件”．

（1）實驗前，杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調節，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是可以直接從杠桿上讀出力臂的大小．
（2）杠桿平衡后，如圖乙所示，在杠桿B點掛3個相同的鉤碼，可在杠桿的D點掛4個相同的鉤碼，就可使杠桿重新在水平位置平衡．
（3）保持B點鉤碼數量和力臂不變，杠桿在水平位置平衡時，測出多組動力臂l₁和動力F₁的數據，繪制了l₁-F₁的關系圖象，如圖丙所示．請根據圖象推算，當l₁為0.6m時，F₁為0.5N．

Answer 1

分析 （1）調節杠桿在水平位置平衡，左邊下沉往右調；杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點，消除杠桿重對杠桿平衡的影響，使實驗簡單化，便于探究；
（2）根據杠桿平衡條件做出解答．
（3）由于此題中的阻力和阻力臂不變，故據杠桿的平衡條件分析即可解決．

解答 解：（1）杠桿不在水平位置，左端向下傾斜，右端上翹，故應向右調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，支點到力的作用點的距離就是力臂，便于測量力臂大小；
（2）設一鉤碼重為G，一格為L，根據杠桿平衡條件可知：3G×4L=F_D×3L，所以F_D=4G，需在D點掛4個鉤碼；
（3）由于此題中的阻力和阻力臂不變，據F₁L₁=F₂L₂可知，利用圖象中任意一組數據都能得出，F₂L₂=F₁L₁=0.1m×3N=0.3N•m；
故若當L₁為0.6m時，F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.3N•m}{0.6m}$=0.5N；
故答案為：（1）右；力臂的大小；（2）4；（3）0.5．

點評 （1）調節杠桿在水平位置平衡和調節天平橫梁平衡的操作方法是相同的，都是將平衡螺母向上翹的一端移動．
（2）杠桿平衡條件，在杠桿平衡問題中有廣泛的應用，一定要熟練掌握；