题目内容

如图1甲所示，某同学做“研究杠杆的平衡条件”的实验装置，实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，杠杆是______的（选填“平衡”或“不平衡”），应将横梁右端的螺母向______边旋一些，使杠杆在水平位置平衡．（选填“左”或“右”）

（1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平；
（2）在杠杆O点位置两边分别挂上数目不等的钩码，通过移动悬挂钩码的位置，并调节杠杆两端的螺母，使杠杆重新保持水平，记录有关数据；
（3）改变两边钩码的数量，按照（2）再进行一次操作．
①指出该同学操作中存在的问题：______．
②实验中使杠杆保持水平平衡的目的是：______．
③实验得到的结论是：______．
④若右端不挂钩码，而改用弹簧测力计如图1乙，弹簧测力计示数为F₁，则F₁×L_OA______G×_LOB．（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）实验时只有10个相同的钩码，杠杆上每格等距，如图2所示，当在A点挂4个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆恢复平衡？（请设计两种方案）
方案一：______．
方案二：______．

【答案】分析：（1）杠杆左端下倾，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移．
（2）①探究杠杆平衡条件时，只有在调节杠杆平衡时调节平衡螺母，在支点两端挂钩码时不能再移动平衡螺母，只有通过改变钩码的数量和移动钩码的位置才能使杠杆重新平衡．
②杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小．
③杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
④分析弹簧测力计的拉力的力臂，根据杠杆平衡条件判断F₁×L_OA和G×L_OB的关系．
（3）要使杠杆平衡则应使两端力和力臂的乘积相等，根据杠杆的平衡条件分析出方案．
解答：解：实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，说明杠杆是不平衡的；杠杆重心左移应将右端平衡螺母向右调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零；
（1）①该同学在步骤（2）中，当挂钩码之后是不能再移动平衡螺母的．
②杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小．
③杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
④如图，杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计拉力的力臂是OD，根据杠杆平衡条件得，F₁×L_OD=G×L_OB．
在Rt△ODA中，L_OD＜L_OA，所以，F₁×L_OD＜F₁×L_OA，
所以F₁×L_OA＞G×L_OB．

（2）如图2所示，要使杠杆在水平方向平衡，则两边力和力臂的乘积相等，设每格长为L，每个钩码重为G，则左侧力臂为3L，则力和力臂的乘积为：4G×3L=12GL；
只要右侧力和力臂的乘积也为12GL，两端即可平衡，故答案有多种，如：挂两个钩码于6L处、三个钩码于4L处、四个钩码于3L处，六个钩码于2L处．
故答案为：不平衡；右；（1）在（2）中不能再调节杠杆的平衡螺母；便于测量力臂大小；动力×动力臂=阻力×阻力臂；大于；（2）挂两个钩码于6处；挂六个钩码于2处．
点评：（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，因此在此实验中我们应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．
（2）探究杠杆平衡条件时，力臂在杠杆上有两个条件：杠杆在水平位置平衡；力竖直作用在杠杆上．