Question

16．小科同学在验证杠杆平衡条件的实验中：
（1）实验前没有挂钩码和弹簧测力计时，调节杠杆左端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．
（2）在图中，杠杆水平平衡后，小科调节左边钩码的个数和位置，使杠杆水平平衡时，测出F₁=1.2牛，每个钩码重0.5N•OA=30厘米，OB=20厘米，他将所得数据直接代入杠杆平衡条件公式中，发现F₁×OA和F₂×OB并不相等，从而认为杠杆的平衡条件不一定是F₁l₁=F₂l₂，小科的失误是把OA当成了F₁的力臂．
（3）在图中，若B处的钩码不变，小科将弹簧测力计由A处移到C（OC=10厘米）处．施加一个竖直方向力．使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应竖直向上（选填“竖直向上”或“竖直向下”），大小为3N．
（4）在图中，若B处的钩码不变，小科不用弹簧测力计，在A处挂2个钩码，杠杆在水平位置仍然平衡．（所使用的钩码重都相等，弹簧测力计的重不记）

Answer 1

分析 （2）杠杆在水平位置平衡，当力竖直作用在杠杆上时，力臂在杠杆上；当力倾斜拉动杠杆时，力臂不在杠杆上；
（3）当弹簧测力计从A处移到C处，支点位于动力和阻力的右侧，因此拉力的方向和钩码重力的方向相反，根据杠杆平衡条件就可以计算出拉力的大小；
（4）根据杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，可以求出在杠杆A处所挂钩妈的个数．

解答 解：（2）杠杆在水平位置平衡，钩码挂在B点，F₂的力臂是OB，弹簧测力计倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，F₁的力臂为OD，如右图．小明认为F₁的力臂为OA是错误的．
（3）由F₂=1.5N，OB=20cm，OC=10cm
根据杠杆的平衡条件：F₁•OC=F₂•OB
所以F₁=$\frac{{F}_{2}×OB}{OC}$=$\frac{1.5N×20cm}{10cm}$=3N
由于支点不在动力和阻力中间，因此动力和阻力方向相反，由于重力的方向竖直向下，
所以拉力的方向竖直向上．
（3）已知OA=30厘米，OB=20厘米，设每个钩码的重力是G，
由杠杆平衡条件得：F_AL_A=F_BL_B，
则F_A=$\frac{{F}_{B}{L}_{B}}{{L}_{A}}$=$\frac{3G×2cm}{30cm}$=2G，则A处应挂2个钩码；
故答案为：（2）把OA当成了F₁的力臂；（3）竖直向上；3；（4）2．

点评 本题考查了杠杆平衡的条件，在实验中我们应首先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便直接读出力臂；用弹簧测力计时，应注意竖直方向拉动测力计；杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂．