Question

17．如图所示，在“探究杆的平衡条件”的实验中：

（1）在没有挂钩码时杠杆的位置如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向右（填“左”或“右”）旋一些．调好后，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是方便确定力臂．
（2）某小组在实验完成后，进行了如图b、c的探究，发现杠杆两边有两个动力F₁、F₂和两个阻力F₃、F₄（对应的力臂分别为L₁、L₂、L₃、L₄）时仍可以平，请你用字母归纳两个动力和两个阻力平衡的条件：F₁L₁+F₂L₂=F₃L₃+F₄L₄．
（3）用你的结论，在图d中杠杆右侧画出用一个动力使杠杆平衡的示意图．

Answer 1

分析 （1）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（重力的方向跟杠杆垂直），同时能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；
（2）无论两侧挂几组钩码，每一组都有自己的力与力臂，因此，求出每一个力与相应力臂的乘积，再相加，就是整个这一侧的结果，同样表示出另一侧，二者依然是平衡的；
（3）根据杠杆的平衡条件，确定在杠杆右侧用一个动力使杠杆平衡的力的位置和大小．

解答 解：
（1）杠杆不在水平位置平衡，左端向下倾斜，则重心应向右移动，故应将右端的平衡螺母向右调节；实验前使杠杆在水平位置平衡，其目的是杠杆的重心恰好通过支点，消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，同时便于直接从杠杆上读出力臂；
（2）同样根据杠杆的整体平衡，分别表示出每一个力与力臂的乘积，最终可猜想F₁L₁+F₂L₂=F₃L₃+F₄L₄．
（3）设一个钩码的重力为G，杠杆一个格的长度为L，根据杠杆平衡条件可知，杠杆左侧F₁L₁+F₂L₂=G×4L+2G×L=6GL；所以可以在杠杆右侧第6格处挂一个钩码，如下图：

故答案为：（1）右：方便确定力臂；（2）F₁L₁+F₂L₂=F₃L₃+F₄L₄；（3）见上图．

点评 （1）杠杆平衡条件应用比较广泛，利用杠杆平衡条件可以判断杠杆是否平衡、力臂大小、力的大小等．
（2）探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆的两端各挂一组钩码，实验操作比较简单，计算也比较简单；如果杠杆的两端挂多组钩码，实验操作复杂，计算也比较复杂．但是两种情况都能得出正确的结论．