Question

13．如圖甲是“探究杠桿的平衡條件”的實驗裝置：

（1）調節(jié)螺母使杠桿在水平位置平衡時，應確保杠桿上不懸掛（填“懸掛”或“不懸掛”）鉤碼．使杠桿處于水平位置平衡是為了防止杠桿自身重力對測量結果的影響
（2）如圖乙所示杠桿處于平衡狀態(tài)，若不改變O點右側鉤碼的數(shù)目和位置，將O點左側的所有鉤碼都掛在字母d的下方，仍可實現(xiàn)杠桿在水平位置平衡．
（3）實驗中，用如圖乙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能平衡，但采用這種方式是不妥當?shù)模�這主要是因為C．
A．一個人無法獨立操作B．力臂與杠桿不重合
C．力和力臂數(shù)目過多，不易得出結論．D．杠桿受力不平衡
（4）小美在調節(jié)過程中，在左右兩側各掛如圖丙所示的鉤碼后，杠桿的左端下降，要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛位置點，只需將左側2個鉤碼取下掛到右側鉤碼下面即可
（5）小美還想探究當動力和阻力在杠桿同側時杠桿的平衡情況，于是將杠桿左側的所有鉤碼拿掉，結果杠桿轉至豎直位置，如圖丁所示．小美在A點施加一個始終水平向右的拉力F，卻發(fā)現(xiàn)無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡．你認為原因是當杠桿在水平位置時，動力臂為零，杠桿無法平衡．

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂，同時杠桿的重心通過支點，消除杠桿自身的重力對杠桿平衡的影響；
（2）將O點左側的所有鉤碼一起，根據(jù)杠桿的平衡條件可計算出所掛位置；
（3）在初中階段，探究杠桿平衡條件的實驗，作用在杠桿上的力只有一個動力和一個阻力，不探究多個動力或阻力的作用下的杠桿平衡；
（4）根據(jù)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(jù)杠桿的平衡條件計算不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點位置時，掛鉤碼情況；
（5）分析F作用下其力臂變化情況，根據(jù)杠桿的平衡條件找到原因．

解答 解：
（1）根據(jù)探究杠桿的平衡條件實驗操作過程，應先將杠桿調節(jié)到水平平衡，此時杠桿上不應懸掛鉤碼；
為了消除杠桿自身的重力對杠桿平衡的影響，讓杠桿的重心通過支點，所以杠桿在水平位置平衡，杠桿自身的重力對杠桿平衡沒有影響；
（2）若每個鉤碼重G，杠桿上每格長度L，
若將O點左側的所有鉤碼掛在一起，O點左側鉤碼重4G，設掛在左側n格處杠桿平衡，
根據(jù)杠桿的平衡條件：4G×nL=2G×4L，解得：n=2，即應掛在d的下方；
（3）實驗中，如圖所示的方式懸掛鉤碼，杠桿平衡是杠桿的左側在多個力共同作用的結果，采用這種方式是不妥當?shù)模�這主要是因為杠桿的力和力臂數(shù)目過多，故選C；
（4）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，所以杠桿左側下降；
如果不改變鉤碼總數(shù)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個鉤碼取下掛到右側鉤碼下面；
（5）由圖將杠桿左側的所有鉤碼拿掉，在A點施加一個始終水平向右的拉力F，當杠桿拉到水平位置時F的力臂通過支點，即力臂為0，根據(jù)杠桿的平衡條件所以始終不能平衡．
故答案為：（1）不懸掛；杠桿自身重力；（2）d；（3）C；（4）左；將左側2個鉤碼取下掛到右側鉤碼下面；（5）當杠桿在水平位置時，動力臂為零，杠桿無法平衡．

點評 本題考查杠桿平衡條件實驗中出現(xiàn)問題分析和杠桿平衡條件運用，關鍵是求出杠桿轉動30°時水平拉力F水平移動距離．