探究有关杠杆平衡问题时(1)第一小组先将杠杆调节至水平位置平衡.然后在杠杆左右两侧各挂如图甲所示的钩码后.杠杆的左端下降.要使杠杆重新在水平位置平衡.在不改变钩码总数和悬挂点的位置.他们将怎样操作将左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下面即可,(2)第二小组实验中.用如图乙所示的方式悬挂钩码.杠杆也能在水平位置平衡.但老师建议不宜采用这种方式.该种方式不足� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．探究有关杠杆平衡问题时
（1）第一小组先将杠杆调节至水平位置平衡，然后在杠杆左右两侧各挂如图甲所示的钩码后，杠杆的左端下降，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码总数和悬挂点的位置，他们将怎样操作将左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下面即可；
（2）第二小组实验中，用如图乙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡（杠杆上每格等距），但老师建议不宜采用这种方式，该种方式不足的主要是因为（　　）
A．一个人无法独立操作
B．力臂与杠杆不重合
C．力和力臂数目过多，不易得出结论
D．杠杆受力不平衡
（3）第三小组想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图丙所示．同学们在J点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡．你认为原因是当杠杆在水平位置时，动力臂为零，杠杆无法平衡；
（4）第四小组想计算第三小组拉力做的功．测出水平向右的拉力F大小为10N，0A长为20cm，第三小组将杠杆从竖直位置拉着转过30°角的过程中，拉力做功为1J．

分析（1）根据图甲中左右两侧挂钩码后两边力与力臂的乘积大小，判断杠杆的哪端下降；根据杠杆的平衡条件计算不改变钩码总数和悬挂点位置时，挂钩码情况；
（2）在初中阶段，探究杠杆平衡条件的实验，作用在杠杆上的力只有一个动力和一个阻力，不探究多个动力或阻力的作用下的杠杆平衡．
（3）分析F作用下其力臂变化情况，根据杠杆的平衡条件找到原因；
（4）分析并求出F在杠杆从竖直位置转过30°的过程中F水平移动距离，根据W=Fs计算拉力F做的功．

解答解：
（1）若每个钩码重为G，杠杆上每格长L，
由图甲，左侧力与力臂的乘积：5G×4L=20GL，
右侧力与力臂的乘积：2G×3L=6GL，
因为：20GL＞6GL，所以杠杆左侧下降；
如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，左侧取下n个钩码挂到右侧，
则：（5-n）G×4L=（2+n）G×3L，
解得：n=2，即需将左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下面；
（2）实验中，如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡是杠杆的左侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的．这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，故选C．
（3）由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时F的力臂通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡；
（4）由图杠杆从竖直位置转过30°的过程，F水平移动距离为OA长的一半，即s=$\frac{1}{2}$×20cm=10cm=0.1m，
所以拉力F做的功：W=Fs=10N×0.1m=1J．
故答案为：（1）左；（2）将左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下面；（2）C；（3）当杠杆在水平位置时，动力臂为零，杠杆无法平衡；（4）1．

点评本题考查杠杆平衡条件实验中出现问题分析和杠杆平衡条件运用，关键是求出杠杆转动30°时水平拉力F水平移动距离．

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时间/min	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
水温t/℃	21	40	60	70	80	85	90	95	99	99	99
声强级/dB	37.5	38.0	40.5	43.4	46.8	52.9	54.4	55.2	52.8	52.8	52.8
现象	无气泡	无气泡	有小气泡产生	少量气泡上升	上升气泡增多	大量气泡上升	水面有气泡形成	更多小气泡形成，水变浑浊	沸腾	沸腾	沸腾