Question

4．小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点．
（1）在调节杠杆平衡时，小明发现杠杆右端低左端高，此时杠杆平衡（选填“平衡”或“不平衡”），接下来他调节杠杆右端的平衡螺母使它在水平位置平衡．
（2）小明在杠杆两侧挂上钩码，调节钩码的数量和位置直到杠杆水平平衡，如图甲所示，此时小明将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，杠杆左（选填“左”或“右”）端下沉．
（3）如图乙所示，小明设计了两种实验方案：第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为F₁；第二种弹簧测力计倾斜拉，其读数为F₂．第一种实验方案更方便，两次弹簧测力计读数F₁＜F₂．
（4）图乙操作过程中，当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡，你认为接下来合理的操作是将左侧的钩码向右移．（写出一条即可）
（5）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因可能是：杠杆的自重影响了杠杆平衡条件的探究．

Answer 1

分析 （1）杠杆处于静止状态和匀速转动状态都称为杠杆平衡；
（2）根据杠杆的平衡条件可知，当杠杆两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离，力和力臂的乘积大的一端下沉；
（3）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
根据杠杆的平衡条件是F₁L₁=F₂L₂分析拉力为F₁和F₂的大小关系；
（4）根据杠杆平衡件进行分析；
（5）图丙中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响．

解答 解：
（1）实验前，杆杠虽然右端低左端高，但杠杆处于静止状态，所以此时杆杠处于平衡状态；
（2）设一个钩码重为G，杠杆一个格的长度为L，杠杆在水平位置平衡后，如果将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，左端力与力臂的乘积为3G×3L=9GL，右端力与力臂的乘积为2G×4L=8GL，左端下沉；
（3）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，因此第一种实验方案更方便，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，能从杠杆上直接读力臂；因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂，根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以，F₁＜F₂；
（4）当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡，可以换用更大量程的测力计；根据杠杆的平衡条件，也可以减少左侧钩码的数量或者左侧钩码右移；
（5）利用如图丙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响．
故答案为：（1）平衡；（2）左；（3）一；＜；（4）将左侧的钩码向右移；（5）杠杆的自重影响了杠杆平衡条件的探究．

点评 本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，要求平时做实验时多加注意，锻炼自己的实验操作能力．