Question

17．小雨在做“研究杠杆平衡条件”的实验进行了如下实验步骤．
a．把杠杆的中点支在支架上；
b．把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置使杠杆水平平衡；
c．记下两边的钩码的重，用尺量出它们的力臂，记下实验数据；
d．改变力和力臂数值，做三次实验．
e．求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂数值．
（1）该同学的实验过程漏掉了一个重要步骤，这个步骤是调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．
（2）如果实验中所用钩码的质量都相等，如果在如图甲图示，杠杆的B处应该挂4个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡．
（3）（3分）如果在C点改用弹簧测力计拉，为了使杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数最小，该拉力方向应竖直向上，理由：此时动力臂最长
（4）如果如图乙把弹簧测力计斜拉，且拉环固定在支架上，此时杠杆也能在水平位置平衡．请在图中做出此时弹簧测力计施加的拉力的力臂L₁．如果此时在A点的钩码下方再挂一个钩码，为了使杠杆再次平衡，且弹簧测力计示数不变，应将悬点E向远离O点移动．（“靠近O点”、“远离O点”）

Answer 1

分析 （1）为了便于测量力臂应使杠杆在水平位置平衡；
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁L₁=F₂L₂，可判断出B处应该挂钩码个数；
（3）根据杠杆的平衡条件进行分析；
（4）力臂是支点作力的作用线的距离，由此画出拉力的力臂L₁；
当阻力臂不变，动力不变时，阻力增大，根据杠杆平衡条件，动力臂一定增大，来判断弹簧测力计的拉动方向的变化，来判断悬点E的变化．

解答 解：
（1）为了方便的测量力臂，实验前应调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；因此该同学在操作过程中漏掉的重要的步骤：调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）若每个钩码重力为G，根据杠杆平衡的条件：F₁L₁=F₂L₂有：2G×4格=nG×2格，n=4；
（3）根据杠杆平衡的条件，F₁L₁=F₂L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．
而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，所以在C点应沿竖直向上的方向拉最省力；
（4）由支点O作CE的垂线，即弹簧测力计施加的拉力的力臂L₁，如图所示：
；
如果此时在A点的钩码下方再挂一个钩码，为了再次使杠杆在水平位置平衡，阻力增大，阻力臂、动力不变，要增大动力臂才能使杠杆再次平衡，所以弹簧测力计倾斜的角度要大一些，所以悬点E要向上移动，即远离O点．
故答案为：（1）调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）4；（3）竖直向上；此时动力臂最长；（4）见上图；远离O点．

点评 本题是研究杠杆平衡条件的实验，考查了杠杆平衡的调节、杠杆平衡条件的应用、力臂的作图等．属于常考类型，须掌握好．