Question

3．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．

（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．应把杠杆两端的平衡螺母向左移动，直到杠杆在水平位置静止，这样做的好处是便于测量力臂．
（2）如图甲所示，在平衡的杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码时杠杆恰好在水平位置平衡，可得出杠杆平衡应满足的条件是F₁L₁=F₂L₂ ．
（3）如图乙所示，杠杆在水平位置静止，现将弹簧测力计向左倾斜，仍使杠杆保持在水平位置静止，弹簧测力计的示数将变大．
（4）图丙是古代护城河上安装的吊桥示意图，人通过定滑轮将吊桥缓慢拉起．在刚开始拉起吊桥到吊桥竖直的过程中，拉力的力臂变化是先变大后变小，拉力与其力臂的乘积变化情况是变小．

Answer 1

分析 （1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）杠杆的平衡条件为：F₁L₁=F₂L₂；
（3）当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，由此分析弹簧测力计示数的变化；
（4）根据支点的位置，找出动力臂和阻力臂，由图可知，吊桥升起过程中，重力（阻力）不变，阻力臂一直减小，而动力臂先大后小，根据杠杆的平衡条件分析解答．

解答 解：
（1）杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（2）杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F₁L₁=F₂L₂）；
（3）当弹簧测力计倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力增大，所以弹簧测力计示数增大；
（4）当吊桥被吊起的过程中，如图中虚线位置（1）所示：

一开始动力臂小于桥长，当桥与绳垂直时，动力臂最大，随后动力臂又变小，即拉力的力臂L先增加后减小；
吊桥重力的力臂L′在减小，重力不变，则GL′在减小；根据杠杆的平衡条件：FL=GL′可知，FL在减小．
故答案为：（1）左；便于测量力臂；（2）F₁L₁=F₂L₂ ；（3）变大；（4）先变大后变小；变小．

点评 本题考查杠杆平衡的调节方法及平衡条件的应用；对于动态变化的杠杆问题，可以取变化过程中的几个特殊状态进行分析比较，从而得出结论．