Question

4．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、细线和质量相同的钩码若干个．

（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左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止．
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码（如图甲所示）为了使杠杆仍在水平位置平衡，他可以在B点处挂6个钩码或用弹簧测力计拉杠杆．若采用弹簧测力计拉的方法，则弹簧测力计拉力的方向最好为竖直向下，其目的是便于测量力臂；且在使用前弹簧测力计须在倒立（正立\倒立）方向上校零．
（3）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？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，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：受杠杆自重影响．

Answer 1

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；
（2）由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．可计算出所挂钩码的大小；
重力的方向是竖直向下，根据杠杆平衡原理，可确定出使杠杆平衡的动力方向；
根据杠杆的平衡条件，利用等效替代法可计算出用弹簧测力计在B点拉着杠杆使它水平平衡时最小的拉力；
（3）图乙中，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．

解答 解：
（1）将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动，直到杠杆在水平位置静止；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
（2）杠杆平衡后，若在A点挂4个钩码，则左边点重力为4G，
又因为力臂OA=3，左边力臂OB=2，
实验由杠杆的平衡条件（F₁l₁=F₂l₂）可知：4G×3=F₁×2，实验F₁=6G；故应在B点应挂6个钩码，才能使杠杆恢复平衡；
若用弹簧测力计在B点拉着杠杆使它水平平衡，应用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，这样所用的拉力最小，其力臂在杠杆上；
因测力计倒立使用，测量前应倒立校零；
（3）如图乙示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响．
故答案为：（1）左；水平；（2）6、竖直向下；便于测量力臂；倒立；（3）受杠杆自重影响．

点评 探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究．