Question

18．探究“杠杆的平衡条件”
（1）实验时让杠杆在水平位置平衡，这样可以直接从杠杆上读出力臂．
（2）如图甲，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右（选填“左”或“右”）移动．
（3）实验记录的数据如表中所示，收集多组数据的目的是探究杠杆平衡所遵循的普遍规律；实验得到的结论是F₁×L₁=F₂×L₂（用字母符号表示）．

实验次数	动力 F1/N	动力臂 L1/cm	阻力 F2/N	阻力臂 L2/cm
1	0.5	10	1	5
2	0.5	15	1.5	5
3	1.5	20	3	10
4	2	20	4	10

（4）小红调节好杠杆平衡后，在杠杆两端挂上钩码，杠杆的状态如图乙所示，为此，小红又调节两端的平衡螺母，使杠杆重新回到水平平衡位置，然后正确记录下钩码重、动力臂OA和阻力臂OB的值，分析实验数据后发现得不到教材中的“杠杆平衡条件”，小红的哪一步操作导致了实验结果与教材中的结论不一致？答：在杠杆两端挂上钩码后，不应调节平衡螺母，应通过加减钩码或改变钩码悬挂的位置使杠杆重新平衡．
（5）图丙中杠杆处于平衡状态，每个钩码受到的重力是0.5N，则弹簧测力计竖直向下的拉力是1N；拉着弹簧测力计，逐渐向右倾斜，并保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的示数将变大，原因是弹簧测力计拉力的力臂减小．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移；
（3）实验中收集多组数据可寻找普遍规律；根据力与力臂的乘积，最终可得出杠杆的平衡条件；
（4）调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡后，就不能再移动平衡螺母，依靠改变钩码的数量和位置来使杠杆在水平位置重新平衡；
（3）拉力的方向是倾斜的，力的方向与杠杆不垂直，力臂不能从杠杆上读出，此时力臂变小，根据杠杆的平衡条件分析弹簧测力计示数变化．

解答 解：（1）当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，所以目的是便于测量力臂．
（2）发现杠杆右端下沉，说明杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直至重心移到支点处；
（3）在实验中，为避免实验结论的片面性、偶然性，要多做几次实验，对数据进行分析从而得到杠杆平衡的普遍规律．
分别计算动力和动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积，可以发现杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F₁×L₁=F₂×L₂．
（4）若在杠杆的支点两侧上挂上钩码后，杠杆不在水平位置平衡，此时不应调节平衡螺母，应通过加减钩码或改变钩码悬挂的位置使杠杆重新平衡．
（5）弹簧测力计在C处竖直向上拉时，拉力的方向竖直向上与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力变大，弹簧测力计的示数变大．
故答案为：（1）力臂；
（2）右；
（3）探究杠杆平衡所遵循的普遍规律；F₁×L₁=F₂×L₂；
（4）在杠杆两端挂上钩码后，不应调节平衡螺母，应通过加减钩码或改变钩码悬挂的位置使杠杆重新平衡．
（5）1；变大；弹簧测力计拉力的力臂减小．

点评 本题考查了杠杆平衡的条件，杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便直接读出力臂．
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．