Question

9．在探究“杠杆平衡条件”实验中

（1）将杠杆的中点O挂在支架上如图甲，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂的大小．
（2）杠杆平衡后，小英同学在图乙所示的A位置挂上两个钩码，用弹簧测力计拉杠杆的C点，使杠杆在水平位置保持平衡．当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杆杠在水平位置始终保持平衡（如图乙），测力计示数将先变小后变大．
（3）完成实验后，小英利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量
①将杠杆的B位置挂在支架上，在B的右侧挂质量为m的钩码，前后移动钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡（如图丙）．
②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L₁和O到B的距离L₂
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出杠杆的质量m_杆=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$（用题目中所给物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂；
（2）阻力和阻力臂不变时，动力臂减小，动力变大；动力臂变大，动力变小；
（3）根据杠杆的平衡条件，可以计算出杠杆的质量m_杆．

解答 解；
（1）调节两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，方便测出力臂大小；
（2）由图可知，OC为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大；
（3）已知钩码的质量m，用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离，即L₁，欲求杠杆的质量m_杆，杠杆的重心在O点，则应量出O到B的距离，即L₂，然后根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可得，mL₁=m_杆L₂，则m_杆=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$．
故答案为：（1）便于测量力臂的大小；（2）先变小后变大；（3）②：O到B；③：$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$．

点评 杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计倾斜拉动杠杆还在水平位置平衡，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力变大这是常见的一种题型．