Question

17．小雨在做“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)步驟．
a．把杠桿的中點(diǎn)支在支架上；
b．把鉤碼掛在杠桿的兩邊，改變鉤碼的位置使杠桿水平平衡；
c．記下兩邊的鉤碼的重，用尺量出它們的力臂，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
d．改變力和力臂數(shù)值，做三次實(shí)驗(yàn)．
e．求出各次實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力乘以動(dòng)力臂和阻力乘以阻力臂數(shù)值．
（1）該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程漏掉了一個(gè)重要步驟，這個(gè)步驟是調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡．
（2）如果實(shí)驗(yàn)中所用鉤碼的質(zhì)量都相等，如果在如圖甲圖示，杠桿的B處應(yīng)該掛4個(gè)鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡．
（3）（3分）如果在C點(diǎn)改用彈簧測(cè)力計(jì)拉，為了使杠桿在水平位置平衡時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最小，該拉力方向應(yīng)豎直向上，理由：此時(shí)動(dòng)力臂最長(zhǎng)
（4）如果如圖乙把彈簧測(cè)力計(jì)斜拉，且拉環(huán)固定在支架上，此時(shí)杠桿也能在水平位置平衡．請(qǐng)?jiān)趫D中做出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)施加的拉力的力臂L₁．如果此時(shí)在A點(diǎn)的鉤碼下方再掛一個(gè)鉤碼，為了使杠桿再次平衡，且彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，應(yīng)將懸點(diǎn)E向遠(yuǎn)離O點(diǎn)移動(dòng)．（“靠近O點(diǎn)”、“遠(yuǎn)離O點(diǎn)”）

Answer 1

分析 （1）為了便于測(cè)量力臂應(yīng)使杠桿在水平位置平衡；
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂，可判斷出B處應(yīng)該掛鉤碼個(gè)數(shù)；
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件進(jìn)行分析；
（4）力臂是支點(diǎn)作力的作用線的距離，由此畫出拉力的力臂L₁；
當(dāng)阻力臂不變，動(dòng)力不變時(shí)，阻力增大，根據(jù)杠桿平衡條件，動(dòng)力臂一定增大，來(lái)判斷彈簧測(cè)力計(jì)的拉動(dòng)方向的變化，來(lái)判斷懸點(diǎn)E的變化．

解答 解：
（1）為了方便的測(cè)量力臂，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；因此該同學(xué)在操作過(guò)程中漏掉的重要的步驟：調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；
（2）若每個(gè)鉤碼重力為G，根據(jù)杠桿平衡的條件：F₁L₁=F₂L₂有：2G×4格=nG×2格，n=4；
（3）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最長(zhǎng)．
而在通常情況下，連接杠桿中支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)這兩點(diǎn)所得到的線段最長(zhǎng)，所以在C點(diǎn)應(yīng)沿豎直向上的方向拉最省力；
（4）由支點(diǎn)O作CE的垂線，即彈簧測(cè)力計(jì)施加的拉力的力臂L₁，如圖所示：
；
如果此時(shí)在A點(diǎn)的鉤碼下方再掛一個(gè)鉤碼，為了再次使杠桿在水平位置平衡，阻力增大，阻力臂、動(dòng)力不變，要增大動(dòng)力臂才能使杠桿再次平衡，所以彈簧測(cè)力計(jì)傾斜的角度要大一些，所以懸點(diǎn)E要向上移動(dòng)，即遠(yuǎn)離O點(diǎn)．
故答案為：（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；（2）4；（3）豎直向上；此時(shí)動(dòng)力臂最長(zhǎng)；（4）見(jiàn)上圖；遠(yuǎn)離O點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng) 本題是研究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，考查了杠桿平衡的調(diào)節(jié)、杠桿平衡條件的應(yīng)用、力臂的作圖等．屬于�？碱愋�，須掌握好．