Question

小明用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究杠桿的平衡條件：
（1）實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾，應(yīng)將杠桿右端螺母向

右

（左或右）邊旋一些，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，如圖所示，應(yīng)在甲圖中杠桿的A點(diǎn)處應(yīng)該掛

4

個(gè)鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡；平衡后若再給兩邊分別加掛上同樣的重物，則杠桿將

右端下沉

（選填“仍平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）．
（3）在實(shí)驗(yàn)中，若每個(gè)鉤碼重1N，保持右側(cè)鉤碼的只數(shù)和位置不變，在A處施加一個(gè)豎直方向的力，也使杠桿在水平位置平衡，則這個(gè)力的方向應(yīng)

豎直向下

，大小為

4

N．
（4）實(shí)驗(yàn)中改變支點(diǎn)兩側(cè)的鉤碼位置和個(gè)數(shù)，用同樣的方法一般要做三次，得到三組數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析．這樣做的目的是

減小實(shí)驗(yàn)誤差，使結(jié)論具有普遍性

．
（5）如圖乙所示，長(zhǎng)1.6m、粗細(xì)均勻的金屬桿可以繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)“拉力──距離傳感器”豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡．該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖丙中圖象所示．可知該金屬桿重

5

N．

Answer 1

分析：（1）調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)，左端下沉應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母，右端下沉，應(yīng)向左端調(diào)節(jié)平衡螺母．
（2）由杠桿平衡條件可以求出所掛鉤碼數(shù)；根據(jù)力與力臂乘積關(guān)系，判斷杠桿是否平衡．
（3）由杠桿平衡條件分析答題．
（4）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，得出普遍結(jié)論，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．
（5）金屬桿已知長(zhǎng)度，且質(zhì)地均勻，其中心在中點(diǎn)上，將圖示拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系圖賦一數(shù)值，代入杠桿平衡條件求出金屬桿重力．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾，應(yīng)將杠桿右端螺母向右邊旋一些，使杠桿在水平位置平衡．
（2）設(shè)杠桿每格長(zhǎng)為L(zhǎng)，每個(gè)鉤碼重力為G，由杠桿平衡條件得：nG×2L=2G×4L，則n=4；
由于右邊力臂大，平衡后若再給兩邊分別加掛上同樣的重物，則右邊力與力臂的乘積大于左邊力與力臂的乘積，杠桿右端下沉．
（3）每個(gè)鉤碼重1N，保持右側(cè)鉤碼的只數(shù)和位置不變，在A處施加一個(gè)豎直方向的力，力個(gè)力的力臂不變，力的方向不變，為使杠桿在水平位置平衡，則這個(gè)力的方向應(yīng)豎直向下，由杠桿平衡條件可知，力的大小為4N．
（4）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，使結(jié)論具有普遍性，實(shí)驗(yàn)中改變支點(diǎn)兩側(cè)的鉤碼位置和個(gè)數(shù)，用同樣的方法一般要做三次，得到三組數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析．
（5）金屬桿重心在中心上，力臂為L(zhǎng)₁=1.6m，取圖象上的一點(diǎn)F=20N，L₂=0.4m，
由杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，得：GL₁=FL₂，即G×1.6m=20N×0.4m，解得：G=5N；
故答案為（1）右；（2）4；右端下沉；（3）豎直向下；4；（4）減小實(shí)驗(yàn)誤差，使結(jié)論具有普遍性；（5）5．

點(diǎn)評(píng)：（1）根據(jù)杠桿平衡條件可以進(jìn)行計(jì)算，可以判斷杠桿是否平衡．
（2）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡和調(diào)節(jié)天平的橫梁平衡操作是相同的．
（3）學(xué)會(huì)看圖象是學(xué)物理的基本要求，象速度時(shí)間圖象、路程時(shí)間圖象等，要先看縱坐標(biāo)軸、橫坐標(biāo)軸各表示什么，再順著圖象看懂表示的物理過(guò)程．