Question

16．如图所示，小红在研究“杠杆平衡条件”的实验中所用的器材有：杠杆、支架、刻度尺、细线和若干个质量相同的钩码．

（1）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的为了方便测量力臂．
（2）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上A点处挂4个钩码，如图甲所示，为使杠杆重新平衡，应在B 点挂6个钩码．
（3）小红按现有方案经多次试验后，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（填字母）．
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
（4）如图乙所示，若用弹簧测力计在C处竖直向上拉，每个钩码质量为50g，g=10N/kg，则弹簧测力计示数为3N，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大（变大/变小/不变），其原因是弹簧秤拉力的力臂变小．

Answer 1

分析 （1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）由图示求出动力臂与阻力臂，然后由杠杆平衡条件求出钩码的个数；
（3）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；
（4）根据杠杆的平衡条件求出弹簧测力计的示数；阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大．

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；
（2）设每个钩码重为G，杠杆每格长度为L，由杠杆平衡条件得：4G×3L=nG×2L，则n=6；
（3）“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向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，故选项B正确；
（4）图中钩码的重力为G=mg=4×0.05kg×10N/kg=2N，杠杆平衡的条件：F₁L₁=F₂L₂可知，弹簧测力计的示数为：F=$\frac{2N×3L}{2L}$=3N；
由图示可知，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，弹簧测力计拉力F的力臂L_C变小，F_A=4G，L_A=3L保持不变，由杠杆平衡条件：F_AL_A=FL_C，可知弹簧测力计的拉力变大．
故答案为：（1）力臂；（2）6；（3）B；（4）3；变大； 弹簧秤拉力的力臂变小．

点评 （1）利用杠杆平衡条件，可以求出力或力臂大小，也可以判断杠杆是否平衡，或杠杆的哪端下沉等，杠杆平衡条件应用很广泛；
（2）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．