Question

12．．某同學(xué)在“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)操作：
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在水平位置平衡；
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）請(qǐng)你指出該同學(xué)在操作過(guò)程中漏掉了一個(gè)重要步驟，請(qǐng)補(bǔ)上這個(gè)重要的步驟：
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，如圖所示，如果在甲圖杠桿的B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，則杠桿將左端下沉（選填“仍平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）
（3）如果在乙圖中杠桿的C點(diǎn)處改用彈簧測(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，則應(yīng)沿豎直向上方向拉彈簧測(cè)力計(jì)．
（4）如圖丙所示，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10N．

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，可判斷出鉤碼的重及杠桿的狀態(tài)；
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件進(jìn)行分析；
（4）已知金屬桿長(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)系數(shù)值，代入杠桿平衡條件求出金屬桿重力．

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）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂，2個(gè)×4格=n個(gè)×2格，n=4；兩邊分別加掛上同樣的重物，因?yàn)镺A＞OB，所以左端下沉；
（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(xiàn)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）粗細(xì)均勻的金屬桿的重心在金屬桿的中心上，阻力臂為L(zhǎng)₂=0.8m，取圖象上的一點(diǎn)F=20N，L₁=0.4m，
根據(jù)杠桿的平衡條件：FL₁=GL₂可得，
20N×0.4m=G×0.8m，
解得：G=10N．
故答案：（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；（2）4；左端下沉；（3）豎直向上；（4）10．

點(diǎn)評(píng) （1）本題主要考查了杠桿在水平位置平衡的原因和平衡如何調(diào)節(jié)．
（2）杠桿平衡條件是杠桿平衡問(wèn)題的重要依據(jù)，當(dāng)杠桿符合平衡條件時(shí)，杠桿平衡；條件不符合時(shí)，力和力臂乘積大的一端下沉．
（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．