Question

6．阿牛用一根粗细均匀的杠杆来探究“杠杆的平衡条件”时设计了如图a装置．

（1）a图中，若弹簧测力计的示数为0.1N，则该杠杆的质量为0.02kg；
（2）在实际实验中，我们一般选择b图的装置来探究杠杆的平衡条件，其最大的好处是消除杠杆自重对实验的影响；
（3）在c图中，若忽略杠杆的自重，物块的重力记为G，弹簧测力计的示数记为F，当杠杆在水平位置平衡时，则F×OB＞G×OA（选填“＞”“=”“＜”）．
（4）小明采用了（d）方法进行实验，张老师看后表扬说：很有创意．小明的做法是：在杠杆的左端用弹簧测力计（0～5N）竖直向下拉的方法做实验，请你分析说明这种方法做实验的优势用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，由于测力计的力可以连续变化，容易得到所需要的力，不需要调整力臂，所以这种方法很容易使杠杆平衡．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆的平衡条件首先求出杠杆的重力，然后利用G=mg计算该杠杆的质量；
（2）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首先调节杠杆在水平位置平衡，同时可以消除杠杆自重的影响；
（3）当力倾斜作用在杠杆上，杠杆在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，力臂变小，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计的拉力会变大．据此分析；
（4）在实验中，一端用钩码，若另一端用弹簧测力计拉动杠杆，可以使杠杆更快的平衡．

解答 解：（1）由图可知，杠杆的支点为O，动力臂是阻力臂的2倍，设杠杆的重力为G，根据杠杆平衡条件可得，
G×F₂=F₁×L₁，即G×1=0.1N×2，
解得，G=0.2N，
杠杆的质量m=$\frac{G}{m}$=$\frac{0.2N}{10N/kg}$=0.02kg；
（2）调节杠杆在水平位置平衡，一是把杠杆的重心调在支点上，二是拉力竖直向下，支点到力的作用点的距离即为力臂；
（3）如图，力倾斜作用在杠杆上，当杠杆在水平位置平衡时，F×OB=G×OC，因为OC＜OA，所以，F×OB＞G×OA；

（4）若两端都用钩码，则需不断调节钩码的位置及数量使杠杆平衡，可能操作有些麻烦，若另一端用弹簧测力计竖直向下拉的方法做实验，这样只要确定测力计的位置，通过改变力的大小便可很快使杠杆在水平位置平衡，更加方便．
故答案为：（1）0.02kg；（2）消除杠杆自重对实验的影响；（3）＞；（4）用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，由于测力计的力可以连续变化，容易得到所需要的力，不需要调整力臂，所以这种方法很容易使杠杆平衡．

点评 此题是探究杠杆平衡条件的实验，当杠杆在水平位置平衡，并且力竖直作用在杠杆上，力臂才在杠杆上，这点是考查的重点，也是学生容易忽视的地方．