Question

4．小明在探究杠杆平衡条件的实验中，所用杠杆质量分布均匀，每个钩码质量均为50g．

（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端高，要使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向右调节．调节平衡后，如图甲所示，在杠杆的左边A处挂四个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右端B处挂同样的钩码3个．若将A、B两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1格，那么杠杆右（选填“左”或“右”）端将会下沉．
（2）实验中小明发现用图乙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡，但老师建议不宜采用这种方式，其主要原因为C．
A．一个人无法独立操作                    B．不方便测量力臂
C．力和力臂数目过多，不易得出结论        D．杠杆受力不平衡
（3）完成实验后小明突发奇想，想利用该杠杆（重心始终位于O点）制作一个可以直接测量质量的“杆秤”．
①如图丙所示，以杠杆上的A点为支点，当在C位置挂3个钩码，杠杆在水平位置刚好平衡，则该杠杆的质量100g．然后小明将C位置的3个钩码取下，挂到右侧作为“秤砣”．
②为了将该“杆秤”的零刻度线标在A位置处，小明应在图丙C位置处装配一质量为150g的吊盘．
③接着小明在图丁的D位置标记上该“杆秤”能测的最大质量600g，并将其它质量数均匀标记在AD之间的刻度线上，完成“杆秤”的制作．
④小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量，不留意只将两个钩码作为“秤砣”来使用，则小红的测量结果会偏大（选填“偏小”、“依然准确”或“偏大”）．

Answer 1

分析 （1）在在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端倾斜．根据杠杆平衡条件求出B处挂钩码的个数来和杠杆的偏转方向；根据杠杆平衡条件判断是否平衡；
（2）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；
（3）根据杠杆的平衡条件求解．

解答 解：（1）杠杆右高，应将杠杆向右端调节，使杠杆在水平位置平衡；
设杠杆的分度值为L，一个钩码的重为G，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，nG×2L=2G×3L，所以n=3（个）；
将A、B两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格，则杠杆左端：F₁L₁=4G×2L=8GL，杠杆右端：F₂L₂=3G×3L=9GL，故右端下沉；
（2）实验中小明的实验方式要考虑杠杆的重力对实验的影响，增大了实验的难度，力和力臂数目过多，不易得出结论，故选C；
（3）①以杠杆上的A点为支点，当在C位置挂3个钩码，杠杆在水平位置刚好平衡，设杠杆的质量为m，则：3m_钩码g2L+$\frac{1}{5}$mgL=$\frac{4}{5}$mg4L；解得：m=2m_钩码=2×50g=100g；
②为了将该“杆秤”的零刻度线标在A位置处，由①可知，小明应在图丙C位置处装配的吊盘的质量应等于三个钩码的质量，即150g；
③小明在图丁的D位置挂上3个钩码后，设物体的最大质量为m'，由杠杆的平衡条件可知：m'g2L=3m_钩码g8L，解得：m'=12m_钩码=12×50g=600g；
④小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量，不留意只将两个钩码作为“秤砣”来使用，则秤砣的质量减小，阻力减小，由杠杆的平衡条件可知阻力臂变大，读数变大．
故答案为：（1）右；3；右；（2）C；（3）①100；②150；③600；④偏大．

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首先调节杠杆在水平位置平衡，减小了杠杆的自重对实验的影响，便于测量力臂．