Question

3．小明在探究杠桿的平衡條件試驗中

（1）小明將杠桿裝到支架上時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端上翹，此時，應將杠桿的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡．
（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，在杠桿的左側(cè)掛上鉤碼，如圖甲所示，每個鉤碼重均為0.5N，且杠桿每格相同，在杠桿的右側(cè)用測力計（圖中未畫出）拉杠桿，使其在水平位置平衡，為了便于測量力臂，應使彈簧測力計拉力的方向豎直向下．
（3）小明探究出杠桿的平衡條件后，上網(wǎng)查找資料對這一知識進行拓寬和延伸，查找的有關(guān)資料如下：有固定轉(zhuǎn)動軸的物體在力的作用下處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)稱為力矩平衡狀態(tài)．物理學中把力和力臂的乘積叫做力對轉(zhuǎn)動軸的力矩，力矩用M表示，即M=FL，式中L為力臂，力臂是轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的距離．引入力矩概念后，杠桿的平衡條件可敘述為：使杠桿沿順時針轉(zhuǎn)動的力矩與使杠桿沿逆時針轉(zhuǎn)動的力矩相等．用公式表示為：M_順=M_逆．在甲圖中，小明在B點用彈簧秤拉杠桿，拉力F的方向從豎直位置緩慢轉(zhuǎn)到偏角θ＜90°的某一位罝的過程中，杠桿一直處于水平平衡狀態(tài)，如圖乙所示．設(shè)M為拉力F對轉(zhuǎn)軸的力矩，在此過程中M和F判斷正確的是B．（選填字母）
A．M不變，F(xiàn)不斷變小     B．M不變，F(xiàn)不斷變大
C．M不斷變小，F(xiàn)不斷變大  D．M不斷變大，F(xiàn)不斷變小．

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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)．
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件可知，彈簧測力計應與杠桿垂直；
（3）彈簧測力計從豎直位置緩慢地轉(zhuǎn)到偏角為θ的過程中，以O(shè)點為轉(zhuǎn)軸，力F的力矩與鉤碼重力的力矩平衡．鉤碼重力不變，鉤碼重力的力臂不變，其力矩不變，力F對轉(zhuǎn)軸的力臂減小，再由力矩M=FL，分析力F的變化．

解答 解：（1）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，應先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，若發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，應將右端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)．
（2）在水平位置平衡時，鉤碼的力臂在杠桿上，為了使彈簧測力計的力臂也在杠桿上，就要求彈簧測力計的拉力方向豎直向下拉；
（3）以O(shè)點為轉(zhuǎn)軸，鉤碼重力不變，鉤碼重力的力臂不變，其力矩不變，根據(jù)力矩平衡條件可知，力F的力矩與鉤碼重力的力矩平衡，則力F對轉(zhuǎn)軸的力矩M不變．力F對轉(zhuǎn)軸的力臂L減小，由力矩M=FL，分析可知，F(xiàn)不斷變大，故B正確．
故答案為：（1）左；（2）豎直向下；（3）B．

點評 本題考查了杠桿平衡條件的應用，涉及到高中的“力矩”問題，屬于與高中“掛鉤”的題目，關(guān)鍵是從題目中得到有用信息并加以利用．