Question

11．在研究杠杆的平衡条件得出结论后，小枫又设计了一套如图所示装置，图中所用的钩码每一个质量都是50g．
（1）在如图示情况时，杠杆AB处于水平平衡状态，这时弹簧测力计的读数为2.80N．设F₁的力臂为L₁，F₂的力臂为L₂，则$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{5}{7}$；
（2）若在杠杆左端钩码下方增加一个相同的钩码，如果保持杠杆右端所受拉力的大小和作用点不变，要想将杠杆再次调节到水平，必须把弹簧测力计的下端向右下（填“右下”或“左下”）方向移动．
（3）杠杆再次恢复水平后，弹簧测力计的拉力与对应力臂的乘积应是未增加钩码前力和力臂乘积的1.25倍．
（4）若将弹簧测力计改挂在C点，请画出弹簧测力计读数最小时拉力的示意图．

Answer 1

分析 （1）求出左边所挂钩码的重力，根据杠杆平衡条件求出了吧之比．
（2）根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，当阻力、阻力臂、动力不变时，判断动力臂的变化．
（3）根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，求出两次动力和动力臂的乘积，求出比值．
（4）杠杆在水平位置平衡，力竖直作用在杠杆上，力臂在杠杆上，判断作用在C点的力是竖直方向；然后根据动力使杠杆转动，阻力阻碍杠杆转动，得出作用在C点的力是竖直向上的．

解答 解：（1）左边所挂钩码的重力G_总=m_总g=4×0.05kg×10N/kg=2N；则F₂=2N；
由F₁L₁=F₂L₂可得：
$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{{F}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{2N}{2.8N}$=$\frac{5}{7}$；
（2）杠杆左端的钩码下方增加一个钩码，阻力变大，阻力臂长度不变，动力作用点不变，动力也不变，由F₁L₁=F₂L₂可知：动力臂要变大，因此应向右移动．
（3）由图可知：阻力臂L ₂=4格；由F₁L₁=F₂L₂=2N×4；
当左端增加一个钩码，则阻力 F₂′=0.5N×5=2.5N，阻力臂不变，
由杠杆平衡条件得：
F₁′L₁′=F₂′L₂=2.5N×4；
则两次动力和动力臂乘积比为$\frac{{F}_{1}′{L}_{1}′}{{F}_{1}{L}_{1}}$=$\frac{2.5N×4}{2N×4}$=1.25．
（4）要使杠杆在水平位置平衡，可以在C点施加一个竖直方向的力，力臂在杠杆上，由于所挂钩码使杠杆逆时针转动，所以在C点施加的力阻碍杠杆逆时针转动，所以在C点施加一个竖直向上的力；如图：

故答案为：（1）$\frac{5}{7}$；（2）右下；（3）1.25； （4）如上图．

点评 此题是探究杠杆平衡条件的实验，在此实验中要知道如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡．并且考查了杠杆的平衡条件：F₁ L ₁=F₂L₂的应用，要注意力和力臂的变化．