Question

如图1所示，某小组研究“杠杆的平衡条件”，器材：有刻度的杠杆、若干个相同的钩码、弹簧测力计等，O为杠杆的支点．

（1）实验前，应先调节杠杆在

 

位置平衡．这样做的目的是

 

，调节时，发现杠杆左端偏低，则将左端螺母向

 

调节．
（2）某实验小组记录两组数据如下：

实验序号	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	2	20	1	10
2	1	8	2	4

根据分析，这组数据中，实验序号为

 

（选填：“1”或“2”）的一组肯定有错误．检查发现是测量动力臂时读错了，动力臂的实际值比记录值

 

（选填：大或小）．
（3）如图2所示，弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数将

 

（选填：变大、变小或保持不变），其原因是

 

（4）某次实验中，若采取如图3所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置保持平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式，这主要是以下哪种原因

 

A．一个人无法独立操作　 B．需要使用太多的钩码
C．力臂与杠杆不重合　　 D．力和力臂数目过多
（5）如图4所示，实验小组选用长1.6m、粗细均匀的一只金属杆，绕O点在竖直平面内自由转动，同时将一个“拉力--位移传感器”竖直作用在杆上，并使杠杆在水平位置始终保持平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图所示．由图可知金属杆重

 

N．
（6）物理课本中有这样一句话“托盘天平是支点在中间的等臂杠杆，天平平衡时砝码的质量等于被测物体的质量”．实际上使用天平经常同时用到砝码和游码，此时被测物体的质量应

 

砝码的质量（填“大于”“小于”或“等于”）．
（7）如图5所示的案秤是个不等臂杠杆，请你根据杠杆的平衡条件，说明用几个不重的砝码就能平衡盘中重得多的货物的道理

 

．

Answer 1

分析：（1）在实验中，调节杠杆在水平位置平衡，这样重心恰好通过支点，可以避免杠杆自身重力对平衡的影响，同时也便于测量力臂；
在调节时，应将平衡螺母向较高的一端移动；
（2）（3）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂进行分析；
（4）若在杠杆的不同点挂钩码，则杠杆所受的力和力臂增多，会给分析带来不便；
（5）已知金属杆长度，且质地均匀，其重心在中点上，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；
（6）天平的读数等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值；
（7）根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况看下，动力臂越长，越省力．

解答：解：（1）实验前，为消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，应先调节杠杆在水平位置平衡，这样也便于测量力臂；
杠杆左端偏低，则右端偏高，应将左端或右端的螺母向右调节；
（2）序号1中，F₁L₁=2N×20cm=40N?cm；F₂L₂=1N×10cm=10N?cm，左右两边力和力臂的乘积不相等，不符合杠杆的平衡条件，所以这一组肯定有错误；
根据杠杆的平衡条件：
F₁L₁=F₂L₂
2N×L₁=1N×10cm
解得L₁=5cm
可见动力臂的实际值比记录值小；
（3）弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆的过程中，阻力和阻力臂不变，动力臂减小所以动力将变大，测量计的示数变大；
（4）由图3知，左端三处挂有钩码，这样便增加了力及对应的力臂，分析起来复杂，会给探究过程带来不便，应选D；
（5）金属杆重心在中心上，阻力臂为L₂=0.8m，取图象上的一点F=20N，L₁=0.4m，
根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，
FL₁=GL₂
∴20N×0.4m=G×0.8m
解得：G=10N
（6）天平平衡时，物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值，所以物体的质量大于砝码的质量；
（7）由图6知，砝码盒对横梁拉力的力臂远大于物体对横梁压力的力臂，根据杠杆的平衡条件：G_物L_物=G_码L_码，用几个不重的砝码就能平衡盘中重得多的货物．
故答案为：（1）水平；可以消除杠杆自身重力的影响，且便于测量力臂；（2）右；（3）该力的力臂变短了；（4）D；（5）10；（6）大于；（7）砝码对横梁拉力的力臂远远大于物体对横梁压力的力臂．

点评：此题考查了杠杆平衡条件的应用，注意实验中一些细节问题，例如调节杠杆平衡的方法，调节杠杆在水平位置平衡的原因；同时要掌握杠杆平衡条件，根据其进行有关的分析；并能够利用其解释实际生活中的有关问题．