Question

小明用如图所示的实验装置探究杠杆的平衡条件：
（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向______（左或右）边旋一些，使杠杆在水平位置平衡．
（2）如果实验中所用钩码的质量都相等，如图所示，应在甲图中杠杆的A点处应该挂______个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡；平衡后若再给两边分别加挂上同样的重物，则杠杆将______（选填“仍平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）．
（3）在实验中，若每个钩码重1N，保持右侧钩码的只数和位置不变，在A处施加一个竖直方向的力，也使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应______，大小为______N．
（4）实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做三次，得到三组数据并进行分析．这样做的目的是______．
（5）如图乙所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一个“拉力──距离传感器”竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图丙中图象所示．可知该金属杆重______N．

Answer 1

解：（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向右边旋一些，使杠杆在水平位置平衡．
（2）设杠杆每格长为L，每个钩码重力为G，由杠杆平衡条件得：nG×2L=2G×4L，则n=4；
由于右边力臂大，平衡后若再给两边分别加挂上同样的重物，则右边力与力臂的乘积大于左边力与力臂的乘积，杠杆右端下沉．
（3）每个钩码重1N，保持右侧钩码的只数和位置不变，在A处施加一个竖直方向的力，力个力的力臂不变，力的方向不变，为使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应竖直向下，由杠杆平衡条件可知，力的大小为4N．
（4）为减小实验误差，使结论具有普遍性，实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做三次，得到三组数据并进行分析．
（5）金属杆重心在中心上，力臂为L₁=1.6m，取图象上的一点F=20N，L₂=0.4m，
由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，得：GL₁=FL₂，即G×1.6m=20N×0.4m，解得：G=5N；
故答案为（1）右；（2）4；右端下沉；（3）竖直向下；4；（4）减小实验误差，使结论具有普遍性；（5）5．
分析：（1）调节杠杆平衡时，左端下沉应向右调节平衡螺母，右端下沉，应向左端调节平衡螺母．
（2）由杠杆平衡条件可以求出所挂钩码数；根据力与力臂乘积关系，判断杠杆是否平衡．
（3）由杠杆平衡条件分析答题．
（4）为减小实验误差，得出普遍结论，应进行多次实验，测出多组实验数据．
（5）金属杆已知长度，且质地均匀，其中心在中点上，将图示拉力F与作用点到O点距离x的变化关系图赋一数值，代入杠杆平衡条件求出金属杆重力．
点评：（1）根据杠杆平衡条件可以进行计算，可以判断杠杆是否平衡．
（2）调节杠杆在水平位置平衡和调节天平的横梁平衡操作是相同的．
（3）学会看图象是学物理的基本要求，象速度时间图象、路程时间图象等，要先看纵坐标轴、横坐标轴各表示什么，再顺着图象看懂表示的物理过程．