Question

8．復(fù)習(xí)物理實驗時，小美和小麗再探究有關(guān)杠桿平衡的問題．
（1）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿的平衡位置如圖甲所示，此時應(yīng)將左端平衡螺母向右旋一些（選填“左”或“右”），使杠桿在水平位置平衡．
（2）她們通過多次實驗，得出以下數(shù)據(jù)，分析得出杠桿平衡條件是：F₁L₁=F₂L₂．請你應(yīng)用杠桿平衡條件，將表格中的數(shù)據(jù)填寫完整．

	1	2	3	4
L1/m	0.1	0.15	0.2	0.2
F1/N	0.5	0.5	1.5
L2/m	0.05	0.05	0.1	0.1
F2/N	1	1.5	3	4

（3）小美又將杠桿調(diào)節(jié)至水平位置平衡，在左右兩側(cè)掛上鉤碼，如圖乙所示，杠桿的左端會下降（選填“左”或“右”），要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總個數(shù)和懸掛點位置，只需將左側(cè)的兩個鉤碼掛到右側(cè)的兩個鉤碼下面即可．
（4）小麗同學(xué)想用彈簧測力計和鉤碼進行實驗，設(shè)計實驗時提出了兩種方案：一種按圖丙進行實驗，一種按圖丁進行實驗，你認為丙實驗方案更好，理由是彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，力臂在杠桿上便于測量．
（5）實驗中小麗發(fā)現(xiàn)，杠桿在O點還受到一個向上的力，這個力在探究杠桿平衡時不會影響到杠桿的平衡，請分析說明理由這個作用在杠桿O點的力的力臂等于零，不影響杠桿的平衡．

Answer 1

分析 （1）杠桿左端低右端高，說明杠桿的重心在支點左側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心右移；
（2）先將數(shù)據(jù)中的各自的力與力臂相乘，然后分析實驗數(shù)據(jù)，找出關(guān)系式；根據(jù)杠桿的平衡條件計算出第4次實驗中，動力F₁的大小；
（3）根據(jù)圖甲中左右兩側(cè)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；
（4）根據(jù)鉤碼個數(shù)與每個鉤碼的重力求出測力計拉力，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，圖丙彈簧測力計方向向上，容易測量力臂，圖丁方向不與杠桿垂直，不易測量力臂；
（5）杠桿的重心在過支點上，杠桿重力的力臂為零．

解答 解：
（1）實驗前沒掛鉤碼時，杠桿左端下沉，為使杠桿在水平位置平衡，需要使杠桿重心右移，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)；
（2）①先將數(shù)據(jù)中的各自的力與力臂相乘，然后分析實驗數(shù)據(jù)，找出關(guān)系式為F₁l₁=F₂l₂（或 動力×動力臂=阻力×阻力臂）；
②第4次實驗中，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂，因此F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{4N×0.1m}{0.2m}$=2N；
（3）若每個鉤碼重為G，杠桿上每格長L，
由圖甲，左側(cè)力與力臂的乘積：5G×4L=20GL，
右側(cè)力與力臂的乘積：2G×3L=6GL，
因為：20GL＞6GL，所以杠桿左端下降；
如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點位置，若要杠桿平衡，左側(cè)取下n個鉤碼掛到右側(cè)，
則：（5-n）G×4L=（2+n）G×3L，
解得：n=2，即需將左側(cè)2個鉤碼掛到右側(cè)即可；
（4）由圖可知，彈簧測力計在圖丙的力與力臂垂直，力臂在杠桿上便于測量，圖丁的力不與杠桿垂直，力臂不方便測量，圖丙好；
（5）杠桿在O點還受到一個向上的力，這個力與杠桿自身重力都過杠桿的支點，力臂為零，這兩個力在探究杠桿平衡時不會影響到杠桿的平衡．
故答案為：（1）右；（2）F₁L₁=F₂L₂； 2；（3）左；左側(cè)的兩個鉤碼掛到右側(cè)的兩個鉤碼下面；（4）丙；彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，力臂在杠桿上便于測量；（5）這個作用在杠桿O點的力的力臂等于零，不影響杠桿的平衡．

點評 此題是探究杠桿平衡實驗，考查了杠桿的調(diào)平及杠桿平衡條件的應(yīng)用以及過支點的力對杠桿的影響，要注意分析力和對應(yīng)的力臂．