Question

3．用一根每格等距的均匀杠杆进行了“探究杠杆平衡条件”的实验：
（1）首先调整杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了便于测量力臂．
（2）在杠杆的两侧分别挂上若干个重为0.5N的钩码，完成了如图1所示的三次实验：
（3）根据图1实验中观察到的现象和记录到的数据，可以得到的结论是：F₁×L₁=F₂×L₂．
（4）将图1丙左端两个钩码取下，在C处用已调好的弹簧测力计拉杠杆，使杠杆仍保持水平平衡，此时发现弹簧测力计示数为1.5N，请指出此现象的原因是拉力的方向不是竖直向上．
（5）将一支铅笔用塑料尺的边缘支在水平位置上平衡，如图2所示．根据上述（3）的结论可以判断铅笔A、B两段A段重（选填“一样重”、“A段重”或“B段重”）
（6）在（4）的实验中，如果弹簧测力计对C点的拉力与杠杆的夹角是30°，则弹簧测力计的示数为2N．

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；
（3）根据表中实验数据，看F₁×L₁与F₂×L₂有什么关系，从而得出结论；
（4）杠杆在水平位置平衡，阻力、阻力臂不变，动力臂变小，动力变大；
（5）先根据杠杆平衡的条件分析力臂与力的关系，然后根据图1，不难发现，当钩码的个数越少时，其力臂就越长．由此可判断出哪个重；
（6）当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）动力臂是$\frac{1}{2}$OC，根据杠杆的平衡条件弹簧测力计的示数．

解答 解：（1）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；
（3）由表中实验数据可知，杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F₁×L₁=F₂×L₂．
（4）弹簧测力计拉力的方向不是竖直向上拉动杠杆在水平位置平衡，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力变大，所以弹簧测力计示数变大；
（5）根据杠杆平衡的条件可知，力臂越短，力越大；因此铅笔的左右两边的力臂不同，而b图更加说明力臂越小，作用力越大，因此铅笔较粗的一端力臂小，故粗的一端较重，即A段重；
（6）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于$\frac{1}{2}$OC=$\frac{1}{2}$×6L=3L；
根据杠杆的平衡条件F₁L₁=GL₂得F₁×3L=4×0.5N×3L，F₁=2N．
故答案为：（1）水平；便于测量力臂；（3）F₁×L₁=F₂×L₂；（4）拉力的方向不是竖直向上；（5）A段重；（6）2．

点评 此题主要考查学生对于杠杆平衡条件的理解，解题的关键是理解力臂的概念，它是指从支点到力的作用线的距离．