Question

17．如圖所示，某小組研究杠桿的平衡條件，器材：有刻度的杠桿，若干個相同的鉤碼、彈簧測力計等，O為杠桿的支點．
（1）實驗前，應(yīng)先調(diào)節(jié)平衡螺母使它在水平位置平衡，調(diào)節(jié)時，如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，應(yīng)將兩邊的螺母向左調(diào)節(jié)．
（2）某同學(xué)記錄了三組數(shù)據(jù)如下表：

序號	動力F1/N	動力臂l1/m	阻力F2/N	阻力臂l2/m
1	1.96	0.04	3.92	0.02
2	0.98	0.02	0.49	0.01
3	2.45	0.03	1.47	0.05

這三組數(shù)據(jù)中其中有一組是錯誤的，它的序號是2，由正確實驗結(jié)果可得杠桿的平衡條件是；
F₁L₁=F₂L₂．
（3）如圖所示，當(dāng)在A處掛了三個鉤碼時，要使杠桿平衡，應(yīng)在C處掛4個鉤碼（每個鉤碼的質(zhì)量相等）．
（4）若某次實驗中用彈簧測力計豎直向上拉杠桿一端的A點，如圖a位置時所示，杠桿平衡時，彈簧測力計的示數(shù)為F_a；若在A點斜向上拉，如圖b位置時所示，杠桿要求在水平位置再次平衡時，彈簧測力計的示數(shù)為F_b，則F_a小于F_b（選填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿在水平位置平衡，杠桿的重心在支點處，可消除杠桿重對杠桿平衡的影響；若拉力與杠桿垂直，則力臂在杠桿上，也便于測量力臂的大小；
杠桿平衡調(diào)節(jié)原則是：右低將平衡螺母左調(diào)，左低將平衡螺母右調(diào)；
（2）杠桿的平衡條件為：動力×動力臂=阻力×阻力臂（或F₁L₁=F₂L₂），分別計算動力與動力臂的乘積、阻力與阻力臂的乘積，然后進行比較可得到答案．
（3）根據(jù)杠桿平衡條件計算出C處掛的鉤碼個數(shù)．
（4）若在A點斜向上拉，拉力的方向改變，拉力的力臂發(fā)生改變，結(jié)合圖示和杠桿平衡條件判斷兩次拉力的大小關(guān)系．

解答 解：（1）杠桿在水平位置平衡，杠桿的重心在支點處，可消除杠桿自重對杠桿平衡的影響；當(dāng)力與杠桿垂直時，則力臂在杠桿上，也便于測量力臂的大��；
如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，即右端偏低，此時杠桿的重心在支點右側(cè)，應(yīng)將兩邊的螺母向左端移動，使得杠桿的重心左移到支點處．
（2）由表中實驗數(shù)據(jù)可知：
第2次實驗時，F(xiàn)₁L₁=0.98N×0.02m=0.0196N•m，F(xiàn)₂L₂=0.49N×0.01m=0.0049N•m；
因為F₁L₁≠F₂L₂，所以第2次實驗數(shù)據(jù)有誤；
由表中正確的實驗數(shù)據(jù)可知，杠桿平衡時，滿足F₁L₁=F₂L₂，故杠桿的平衡條件為：F₁L₁=F₂L₂．
（3）設(shè)每個鉤碼的重力為G，杠桿每格的長度為L，C處掛鉤碼的個數(shù)為n，
由杠桿平衡條件得：3G×4L=nG×3L，解得：n=4，則應(yīng)在C處掛4個鉤碼．
（4）由圖示可知，測力計在A點斜向上拉時，動力臂變小，阻力與阻力臂不變，由杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，動力變大，F(xiàn)_b大于F_a，即F_a小于F_b．
故答案為：（1）水平；左；（2）2；F₁L₁=F₂L₂；（3）4；（4）小于．

點評 解答與杠桿平衡條件相關(guān)問題的基本方法：準(zhǔn)確找出題中杠桿的五要素，再將對應(yīng)的動力和動力臂、阻力和阻力臂代入杠桿平衡條件，即可求解．