Question

1．小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中，
（1）杠杆平衡后，小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上4个钩码，使杠杆在水平位置平衡．

（2）如果再在A、B两处各加挂一个钩码，杠杆的左（选填“左”或“右”）端将会下沉．此后，小红又经过多次实验，得出的杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂．
（3）他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1N．当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）1N．理由是测力计拉力的力臂小于4格．
（4）实验中，用如图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式．这主要是因为该种方式D．
A．一个人无法独立操作        
B．需要使用太多的钩码
C．力臂与杠杆不重合            
D．力和力臂数目过多
（5）有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”．这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中B．
A．没有改变力的大小  
B．没有改变力的方向
C．没有改变力的作用点  
D．实验次数较少，结论具有偶然性．

Answer 1

分析 （1）杠杆自身有重力，实验前先要调节杠杆两端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，这是为了便于从杠杆上测量出力臂的长度；根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知在B位置挂钩码的个数；
（2）根据杠杆的平衡条件来判断各增加一个钩码后的情况；
（3）当弹簧测力计斜着拉时，其力臂小于杠杆长，根据杠杆平衡条件分析出答案；
（4）研究杠杆的平衡，需要有动力和阻力但力多了增加了难度，且不易得出结论来；
（5）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂．

解答 解：（1）杠杆只有在水平位置平衡时，杠杆本身才与竖直方向下的重力方向垂直，此时的力臂正好在杠杆上，测量起来非常方便，同时，杠杆自身重力作用线过支点，还可以消除杠杆重力对杠杆平衡的影响；
设每只钩码的重力G，杠杆每一格的长度为L，
由杠杆的平衡条件可得2G×2L=nG×L，解得n=4，所以应在杠杆b处应挂的钩码数是4个；
（2）各增加一个钩码后，左侧：（2+1）G×2L=6GL，
右侧：（4+1）G×L=5GL，
左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积，左侧下沉；
杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
（3）当弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉时，测力计拉力的力臂小于4格，即L₁＜4L，根据杠杆平衡条件得2N×2L=F×L₁，即F=$\frac{2N×2L}{{L}_{1}}$，因为L₁＜4L，所以F＞1N．
（4）在丙图中，力和力臂数目过多，增加了实验的难度，且不易得出结论来，所以不易采用D的方式．
（5）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直方向的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故A、C、D错误，选项B正确．
故答案为：
（1）4；（2）左；动力×动力臂=阻力×阻力臂；（3）大于；测力计拉力的力臂小于4格；
（4）D；（5）B．

点评 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．