题目内容

20.在探究“杠杆平衡条件”实验中:
(1)将杠杆的中点O挂在支架上,调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量力臂大小.
(2)杠杆平衡后,小英同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上3个钩码,使杠杆在水平位置平衡.
(3)取下B位置的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点,使杠杆在水平位置保持平衡.当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡(如图乙),测力计示数将先变小后变大.
(4)完成实验后,小英利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量
①将杠杆的B位置挂在支架上,在B的右侧挂质量为m的钩码,前后移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡(如图丙).
②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L1和O到B的距离L2.
③根据杠杆的平衡条件,可以计算出杠杆的质量m杆=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$(用题目中所给物理量表示)

分析 (1)探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂,同时杠杆的重心通过支点,消除杠杆自重对杠杆平衡的影响.
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,根据杠杆平衡求出钩码的个数.
(3)阻力和阻力臂不变时,动力臂减小,动力变大;动力臂变大,动力变小.
(4)根据杠杆的平衡条件,可以计算出杠杆的质量m杆.

解答 解;(1)调节两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,方便测出力臂大小.
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,
因为,F1l1=F2l2,
所以,2G×3L=nG×2L,
所以,n=3,所以在A处挂3个钩码.
(3)由图可知,OC为最长力臂,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,动力臂先变长后变短,而杠杆在水平位置始终保持平衡,根据杠杆平衡条件可知,测力计示数将先变小后变大.
(4)已知钩码的质量m,用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离,即L1,欲求杠杆的质量m杆,则应量出O到B的距离,即L2,然后根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得,mL1=m杆L2,则m杆=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$.
故答案为:(1)便于测量力臂大小;(2)3;(3)先变小后变大;(4)O到B;$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$.

点评 杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计倾斜拉动杠杆还在水平位置平衡,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大这是常见的一种题型.

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