Question

小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量均为50g的钩码若干个．
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉．此时，应把杠杆两端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持______并静止，达到平衡状态．这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量______．
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A处挂4个钩码（如图甲所示），在B处挂______钩码杠杆恰好在原位置平衡．
（3）如图乙所示，为了探究作用力在支点同侧杠杆平衡时的规律，小明用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计示数为______N时，杠杆再次水平平衡．当弹簧测力计逐渐向左倾斜时，要使杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F将______（填“变大”、“不变”或“变小”），原因是______．
（4）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用图丙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是：______．

Answer 1

解：（1）杠杆右端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向左调节；使杠杆在水平位置平衡的目的有两个：一是避免杠杆重力对杠杆转动的影响；二是便于测量力臂的长度；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，
图甲中，由杠杆平衡条件得，4G×3L=nG×2L，
所以n=6（个），所以应在杠杆左边B处挂6个相同的钩码；
（3）四个钩码的总质量m=4×50g=200g=0.2kg，总重力G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，设杠杆的一个小格为L，
由杠杆平衡条件得，2N×3L=F₁×4L，
所以F₁=1.5N；
图乙中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计逐渐向左倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大；
（4）图丙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
故答案为：（1）左；水平；力臂；（2）6个；（3）1.5；变大；拉力的力臂变小了；（4）杠杆自重的影响．
分析：（1）杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；实验前先要调节杠杆在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响；调节好以后，仍要使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量力臂的长度；
（2）知道动力臂、阻力、阻力臂，根据杠杆平衡条件求出动力，求出钩码的数量；
（3）根据知道动力臂、阻力、阻力臂，根据杠杆平衡条件求出动力；
阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大；
（4）图丙中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响．
点评：本题考查调节平衡螺母的作用、杠杆实验时动力和阻力的实验要求及根据杠杆平衡条件计算．当杠杆处于水平位置平衡时，竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上，倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上，力臂变小．