Question

20．小明和同学们在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、细线和重为0.5N的钩码若干个．

（1）选取杠杆在水平位置平衡进行实验，其原因主要是力臂就在杠杆上，方便直接在杠杆上读出力臂的大小．
为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母A向右调（填“左”或“右”）．
写出你所想办法的依据：减小力臂，杠杆左边部分的力和力臂乘积减小．
（2）实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向右（填“左”或“右”）移动4格．
（3）如图2是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，实验数据记录在下表中，请你在表格中填写第二次实验的动力臂和阻力大小．

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1	15
2	1	20	2	10
3	0.8	12.5	1	10

（4）如图2所示，小明第三次实验使用了弹簧测力计和钩码，已经读出弹簧测力计的示数为0.8N，如果要测出第三次实验的动力臂，小芳还需找来什么仪器？刻度尺，请你把她要测量的那段力臂在图中画出来．

Answer 1

分析 （1）当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时，杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响；如果杠杆左端下沉，应向右调节平衡螺母，如果杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母，使杠杆在平衡位置平衡；
（2）利用杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂计算出右边的钩码所挂的位置，然后与现在的位置右边4格作比较，得出钩码应向右移动的格数；
（3）每个钩码重0.5N，数出第2次实验中钩码的个数，就得出阻力的大小；数出第2次实验中左侧动力臂的格数，得出动力臂大小；第3次实验中知道阻力、阻力臂、动力，根据杠杆平衡条件，求出动力臂；
（4）根据测量长度的仪器，可知需要刻度尺；根据杠杆的力臂要求，然后判断斜向下拉力的方向，画出动力的力臂．

解答 解：（1）在探究杠杆的平衡条件时，实验前首先应调节杠杆两端的螺母，直到杠杆在水平位置平衡．当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，因此杠杆在水平位置平衡时，杠杆重力的力臂为零力臂就在杠杆上，方便直接在杠杆上读出力臂的大小；杠杆左端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向右调，依据是减小力臂，杠杆左边部分的力和力臂乘积减少；
（2）利用杠杆的平衡条件计算，2G×3L=1G×L₁，所以L₁=6L，应将右边的钩码向右移动4格；
（3）第2次实验中杠杆右面挂了4个钩码，每个重0.5N，则阻力F₂=0.5N×4=2N；左侧动力臂L₁=5cm×4=20cm；
第3次实验中，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，
0.8N×L₁=1N×10cm，
所以，L₁=12.5cm；
（4）如图2所示，小明第三次实验使用了弹簧测力计和钩码，已经读出弹簧测力计的示数为0.8N，第三次实验的动力臂不在杠杆上，如果要测出第三次实验的动力臂，需要测量长度的仪器，刻度尺；
根据杠杆动力的力臂，由支点向动力的作用线作垂线，做出动力臂，作图如图所示：

 故答案为：（1）力臂就在杠杆上，方便直接在杠杆上读出力臂的大小；右；减小力臂，杠杆左边部分的力和力臂乘积减少；（2）右；4；（3）20；2；12.5；（4）刻度尺，作图如上图所示．

点评 此题是探究“杠杆的平衡条件”实验，考查了杠杆平衡条件的应用；在使用杠杆平衡条件时，要确定杠杆受到的力及对应的力臂，列出关系式代入数据便可求出未知．