Question

17．如图所示，某小组研究杠杆的平衡条件，器材：有刻度的杠杆，若干个相同的钩码、弹簧测力计等，O为杠杆的支点．
（1）实验前，应先调节平衡螺母使它在水平位置平衡，调节时，如发现杠杆左端偏高，应将两边的螺母向左调节．
（2）某同学记录了三组数据如下表：

序号	动力F1/N	动力臂l1/m	阻力F2/N	阻力臂l2/m
1	1.96	0.04	3.92	0.02
2	0.98	0.02	0.49	0.01
3	2.45	0.03	1.47	0.05

这三组数据中其中有一组是错误的，它的序号是2，由正确实验结果可得杠杆的平衡条件是；
F₁L₁=F₂L₂．
（3）如图所示，当在A处挂了三个钩码时，要使杠杆平衡，应在C处挂4个钩码（每个钩码的质量相等）．
（4）若某次实验中用弹簧测力计竖直向上拉杠杆一端的A点，如图a位置时所示，杠杆平衡时，弹簧测力计的示数为F_a；若在A点斜向上拉，如图b位置时所示，杠杆要求在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为F_b，则F_a小于F_b（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡，杠杆的重心在支点处，可消除杠杆重对杠杆平衡的影响；若拉力与杠杆垂直，则力臂在杠杆上，也便于测量力臂的大小；
杠杆平衡调节原则是：右低将平衡螺母左调，左低将平衡螺母右调；
（2）杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F₁L₁=F₂L₂），分别计算动力与动力臂的乘积、阻力与阻力臂的乘积，然后进行比较可得到答案．
（3）根据杠杆平衡条件计算出C处挂的钩码个数．
（4）若在A点斜向上拉，拉力的方向改变，拉力的力臂发生改变，结合图示和杠杆平衡条件判断两次拉力的大小关系．

解答 解：（1）杠杆在水平位置平衡，杠杆的重心在支点处，可消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；当力与杠杆垂直时，则力臂在杠杆上，也便于测量力臂的大小；
如发现杠杆左端偏高，即右端偏低，此时杠杆的重心在支点右侧，应将两边的螺母向左端移动，使得杠杆的重心左移到支点处．
（2）由表中实验数据可知：
第2次实验时，F₁L₁=0.98N×0.02m=0.0196N•m，F₂L₂=0.49N×0.01m=0.0049N•m；
因为F₁L₁≠F₂L₂，所以第2次实验数据有误；
由表中正确的实验数据可知，杠杆平衡时，满足F₁L₁=F₂L₂，故杠杆的平衡条件为：F₁L₁=F₂L₂．
（3）设每个钩码的重力为G，杠杆每格的长度为L，C处挂钩码的个数为n，
由杠杆平衡条件得：3G×4L=nG×3L，解得：n=4，则应在C处挂4个钩码．
（4）由图示可知，测力计在A点斜向上拉时，动力臂变小，阻力与阻力臂不变，由杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知，动力变大，F_b大于F_a，即F_a小于F_b．
故答案为：（1）水平；左；（2）2；F₁L₁=F₂L₂；（3）4；（4）小于．

点评 解答与杠杆平衡条件相关问题的基本方法：准确找出题中杠杆的五要素，再将对应的动力和动力臂、阻力和阻力臂代入杠杆平衡条件，即可求解．