Question

16．下面是小王利用刻度均勻的勻質杠桿進行探究“杠桿的平衡條件”的實驗．（每個鉤碼重0.5N）．

（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，調節(jié)平衡螺母使杠桿水平平衡．這樣做有什么好處？避免杠桿自重對實驗的影響．
（2）如圖1所示，①在杠桿A點處掛4個鉤碼，則在B點處應掛6個同樣的鉤碼，杠桿仍然在水平位置平衡．
②把B點處的鉤碼取下，在B點處施加一個豎直向下的拉力F=3N時，杠桿仍在水平位置平衡．當拉力F向右傾斜時，仍要保持杠桿水平平衡，拉力F的大小將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．原因是阻力和阻力臂不變，動力臂變小，動力變大．
（3）如果小王又進行了如圖2所示的探究，考慮杠桿自重的影響，發(fā)現(xiàn)用彈簧測力計在C點豎直向上拉使杠桿仍然處于水平位置平衡時，則彈簧測力計的示數(shù)至少大于3N．

Answer 1

分析 （1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，調節(jié)平衡螺母使杠桿水平平衡；這樣做的好處是避免杠桿自重對實驗造成影響；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件計算出在B點掛的鉤碼個數(shù)或拉力的大小；
當拉力F向右傾斜時，分析出力臂的變化結合杠桿的平衡條件判斷力的變化；
（3）若杠桿的支點在杠桿的中點處，此時重力恰好作用在支點，若不在中點，此時杠桿的平衡會受重力的影響，根據(jù)重力的方向判斷出重力是使杠桿向哪個方向轉動，從而判斷出測量結果偏差；

解答 解（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，調節(jié)平衡螺母使杠桿水平平衡；這樣做的好處是避免杠桿自重對實驗造成影響；
（2）①設杠桿每個格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件：
F_AL_A=F_BL_B
4G×3L=F_B×2L
解得F_B=6G
即需在B點處掛6個鉤碼；
②每個鉤碼重0.5N，若在B點處施加一個豎直向下的拉力，則F_B=6G=6×0.5N=3N；
若拉力F向右傾斜時，此時F的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，力變大；
（3）若不計杠桿的重力，根據(jù)杠桿的平衡條件：
F_向上L_向上=F_向下L_向下
F′×3L=3G×6L
解得F′=6G=6×0.5N=3N，
由于桿的重心在桿的中點，方向豎直向下，重力與鉤碼同時使杠桿向逆時針方向轉動，所以彈簧測力計的示數(shù)應大于3N．
故答案為（1）水平；避免杠桿自重對實驗的影響；（2）①6；②3；變大；阻力和阻力臂不變，動力臂變小，動力變大；（3）自重；3；

點評 此題是探究杠桿平衡實驗，考查了杠桿的調平及杠桿平衡條件的應用，在利用平衡條件公式時，要注意分析力和對應的力臂．