Question

20．小明和同學們在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、細線和重為0.5N的鉤碼若干個．

（1）選取杠桿在水平位置平衡進行實驗，其原因主要是力臂就在杠桿上，方便直接在杠桿上讀出力臂的大�。�
為了使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿左端的螺母A向右調(diào)（填“左”或“右”）．
寫出你所想辦法的依據(jù)：減小力臂，杠桿左邊部分的力和力臂乘積減�。�
（2）實驗過程中出現(xiàn)圖乙所示情況，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應將右邊的鉤碼向右（填“左”或“右”）移動4格．
（3）如圖2是小明同學三次實驗的情景，實驗時所用的每個鉤碼重0.5N，杠桿上每一格長5cm，實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中，請你在表格中填寫第二次實驗的動力臂和阻力大小．

實驗次數(shù)	動力F1/N	動力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1	15
2	1	20	2	10
3	0.8	12.5	1	10

（4）如圖2所示，小明第三次實驗使用了彈簧測力計和鉤碼，已經(jīng)讀出彈簧測力計的示數(shù)為0.8N，如果要測出第三次實驗的動力臂，小芳還需找來什么儀器？刻度尺，請你把她要測量的那段力臂在圖中畫出來．

Answer 1

分析 （1）當杠桿在不掛鉤碼時處于水平平衡狀態(tài)時，杠桿的重心在支點上，杠桿的重力力臂為0，避免了杠桿重力對杠桿平衡的影響；如果杠桿左端下沉，應向右調(diào)節(jié)平衡螺母，如果杠桿右端下沉，應向左調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在平衡位置平衡；
（2）利用杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂計算出右邊的鉤碼所掛的位置，然后與現(xiàn)在的位置右邊4格作比較，得出鉤碼應向右移動的格數(shù)；
（3）每個鉤碼重0.5N，數(shù)出第2次實驗中鉤碼的個數(shù)，就得出阻力的大小；數(shù)出第2次實驗中左側(cè)動力臂的格數(shù)，得出動力臂大�。坏�3次實驗中知道阻力、阻力臂、動力，根據(jù)杠桿平衡條件，求出動力臂；
（4）根據(jù)測量長度的儀器，可知需要刻度尺；根據(jù)杠桿的力臂要求，然后判斷斜向下拉力的方向，畫出動力的力臂．

解答 解：（1）在探究杠桿的平衡條件時，實驗前首先應調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，直到杠桿在水平位置平衡．當杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此杠桿在水平位置平衡時，杠桿重力的力臂為零力臂就在杠桿上，方便直接在杠桿上讀出力臂的大��；杠桿左端下沉，為了使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿左端的螺母向右調(diào)，依據(jù)是減小力臂，杠桿左邊部分的力和力臂乘積減少；
（2）利用杠桿的平衡條件計算，2G×3L=1G×L₁，所以L₁=6L，應將右邊的鉤碼向右移動4格；
（3）第2次實驗中杠桿右面掛了4個鉤碼，每個重0.5N，則阻力F₂=0.5N×4=2N；左側(cè)動力臂L₁=5cm×4=20cm；
第3次實驗中，根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，
0.8N×L₁=1N×10cm，
所以，L₁=12.5cm；
（4）如圖2所示，小明第三次實驗使用了彈簧測力計和鉤碼，已經(jīng)讀出彈簧測力計的示數(shù)為0.8N，第三次實驗的動力臂不在杠桿上，如果要測出第三次實驗的動力臂，需要測量長度的儀器，刻度尺；
根據(jù)杠桿動力的力臂，由支點向動力的作用線作垂線，做出動力臂，作圖如圖所示：

 故答案為：（1）力臂就在杠桿上，方便直接在杠桿上讀出力臂的大小；右；減小力臂，杠桿左邊部分的力和力臂乘積減少；（2）右；4；（3）20；2；12.5；（4）刻度尺，作圖如上圖所示．

點評 此題是探究“杠桿的平衡條件”實驗，考查了杠桿平衡條件的應用；在使用杠桿平衡條件時，要確定杠桿受到的力及對應的力臂，列出關系式代入數(shù)據(jù)便可求出未知．