Question

12．．某同学在“研究杠杆平衡条件”的实验中，进行了如下实验操作：
a．把杠杆的中点支在支架上；
b．把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置使杠杆在水平位置平衡；
c．记下两边的钩码的重，用尺量出它们的力臂，记下实验数据；
d．改变力和力臂数值，做三次实验；
e．求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂数值．

（1）请你指出该同学在操作过程中漏掉了一个重要步骤，请补上这个重要的步骤：
调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）如果实验中所用钩码的质量都相等，如图所示，如果在甲图杠杆的B点处应该挂4个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡；平衡后若再给两边分别加挂上同样的重物，则杠杆将左端下沉（选填“仍平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）
（3）如果在乙图中杠杆的C点处改用弹簧测力计拉，为了使杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数最小，则应沿竖直向上方向拉弹簧测力计．
（4）如图丙所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一个“拉力──距离传感器”竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图丙中图象所示．可知该金属杆重10N．

Answer 1

分析 （1）为了便于测量力臂应使杠杆在水平位置平衡；
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁L₁=F₂L₂，可判断出钩码的重及杠杆的状态；
（3）根据杠杆的平衡条件进行分析；
（4）已知金属杆长度，且质地均匀，其中心在中点上，将图示拉力F与作用点到O点距离x的变化关系数值，代入杠杆平衡条件求出金属杆重力．

解答 解：
（1）为了方便的测量力臂，实验前应调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；因此，该同学在操作过程中漏掉的重要的步骤：调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁L₁=F₂L₂，2个×4格=n个×2格，n=4；两边分别加挂上同样的重物，因为OA＞OB，所以左端下沉；
（3）根据杠杆平衡的条件，F₁L₁=F₂L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，所以在C点应沿竖直向上的方向拉最省力；
（4）粗细均匀的金属杆的重心在金属杆的中心上，阻力臂为L₂=0.8m，取图象上的一点F=20N，L₁=0.4m，
根据杠杆的平衡条件：FL₁=GL₂可得，
20N×0.4m=G×0.8m，
解得：G=10N．
故答案：（1）调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）4；左端下沉；（3）竖直向上；（4）10．

点评 （1）本题主要考查了杠杆在水平位置平衡的原因和平衡如何调节．
（2）杠杆平衡条件是杠杆平衡问题的重要依据，当杠杆符合平衡条件时，杠杆平衡；条件不符合时，力和力臂乘积大的一端下沉．
（3）学会看图象是学物理的基本要求，象速度时间图象、路程时间图象等，要先看纵坐标轴、横坐标轴各表示什么，再顺着图象看懂表示的物理过程．