Question

3．探究杠桿的平衡條件．

（1）安裝好杠桿，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，應(yīng)把杠桿右端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)．使杠桿在水平位置平衡，此時杠桿自身重力的力臂為0．
（2）一組同學(xué)在左右兩側(cè)各掛如圖甲所示的鉤碼后，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)和懸掛點位置，只需將將左側(cè)2個鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下面即可．
（3）另一組在杜桿的一側(cè)掛鉤碼，在杠桿的另一側(cè)某一位置用彈簧測力計沿豎直向下方向拉住杠桿，使其在水平位置平衡，以便讀出力臂．當(dāng)彈簧測力計由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，測力計示數(shù)先變小后變大．
（4）某同學(xué)還想探究當(dāng)動力和阻力在杠桿同側(cè)時杠桿的平衡情況，于是她將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉，結(jié)果杠桿轉(zhuǎn)至豎直位置，如圖丙所示．小麗在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(rèn)為原因是當(dāng)杠桿在水平位置時，動力臂為零，杠桿無法平衡．

Answer 1

分析 （1）在調(diào)節(jié)杠桿平衡時，應(yīng)將平衡螺母向上翹的一端移動；重心通過支點，則力臂為零；
（2）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；
（3）把鉤碼對杠桿的作用看成阻力，把彈簧測力計對杠桿的作用看成動力，要使杠桿在水平位置平衡，判斷彈簧測力計的具體施力方向；
阻力和阻力臂不變時，動力臂減小，動力變大；動力臂變大，動力變小；
（4）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）由題意知，杠桿的右端下沉，則應(yīng)使平衡螺母向左調(diào)節(jié)；
杠桿在水平位置平衡，重心在杠桿的重點，重力作用線恰好通過支點，所以重力的力臂為零；
（2）若每個鉤碼重為G，杠桿上每格長L，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個鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下面；
（3）當(dāng)支點到力的作用點距離成為力臂時，力臂最大，拉力最小，所以應(yīng)在B點沿著豎直向下的方向拉動彈簧測力計，使杠桿在水平位置平衡；
由圖可知，支點到力的作用點為力臂時為最長力臂，當(dāng)彈簧測力計由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，動力臂先變長后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可知，測力計示數(shù)將先變小后變大；
（4）由圖將杠桿左側(cè)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(dāng)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）左；0；（2）將左側(cè)2個鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下面；（3）豎直向下；先變小后變大；（4）當(dāng)杠桿在水平位置時，動力臂為零，杠桿無法平衡．

點評 本題是探究杠桿平衡條件的實驗，考查了杠桿的調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的原因等問題，是杠桿考查的重點，應(yīng)熟練掌握．