题目内容

10．小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）把杠杆支起在支架上，观察到杠杆左端下沉，当他去调节螺母时，发现两侧螺母已丢失，聪明的小明在右侧末端适当缠些透明胶就使杠杆在水平位置平衡了．小明先调节杠杆在水平位置平衡这样做的目的是排除杠杆自重对实验的影响．
（2）某次测量中，如图甲所示的杠杆已处于平衡状态，若小明在两边钩码下方各拿走两个钩码，杠杆向左（填“左”或”右”）端将下沉．为使杠杆恢复水平平衡，小明应将左侧剩余的两个钩码移至D处（填“A”或“B”或“D”或“E”）．
（3）有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”．这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中B（填字母）．
A．没有改变力的大小               B．没有改变力的方向
C．没有改变力的作用点             D．实验次数较少，结论具有偶然性．
（4）小华在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图象，如图乙所示．请根据图象推算，当L1为0.1m时，F1为6N．

分析 （1）杠杆平衡调节原则是：右低将平衡螺母左调，左低将平衡螺母右调．调节螺母的本质是使移动杠杆的重心在支点上，这时杠杆平衡．如无螺母，也可采取其他措施，移动杠杆的重心到支点，使杠杆平衡．观察到杠杆左端下沉，所以可在杠杆右侧末端适当缠些透明胶就使杠杆在水平位置平衡了．
（2）若杠杆平衡，再从两边钩码下方各拿走钩码，分析杠杆的平衡，可先分别算出此时的F1×L1和F2×L2大小进行比较确定．
当杠杆 F1×L1=F2×L2，杠杆平衡；
当杠杆 F1×L1＞F2×L2，杠杆F1端下沉；
当杠杆 F1×L1＜F2×L2，杠杆F2端下沉；
若杠杆重新平衡，移动钩码，仍需F1×L1=F2×L2．
（3）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂．
（4）由于阻力和阻力臂不变，故据杠杆的平衡条件分析即可解决．

解答 解：（1）在“研究杠杆平衡条件”的实验中，我们应首先调节杠杆在水平位置平衡．这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响．
    在杠杆调平时，观察到杠杆左端下沉，说明水平时重心在支点左边，使重心右移，杠杆才能平衡，在没有螺母的情况下，在右侧末端缠些透明胶能使杠杆重心向右移动，缠适量透明胶，当重心到支点处，杠杆就平衡了．
（2）小明在两边钩码下方各拿走两个钩码，此时左边剩2个钩码，右边剩1个钩码，左边：F1×L1=2个×3格，右边：F2×L2=1个×4格，F1×L1＞F2×L2，杠杆左边下沉．
为使杠杆恢复水平平衡，设钩码重为G，杠杆每小格为1cm．根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，得：
L1=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{G×4cm}{2G}$=2cm，所以小明应将左侧剩余的两个钩码移至D处．
（3）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故选项A、C、D错误，选项B正确．
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1L1=F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2=F1L1=0.2m×3N=0.6N•m；
故若当L1为0.1m时，F1=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.6N•m}{0.1m}$=6N．
故答案为：（1）右；排除杠杆自重对实验的影响；（2）左；D；（3）B；（4）6．

点评 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．（4）问不能直接运用杠杆平衡条件求解，首先根据数据推出当阻力和阻力臂的乘积不变时，动力跟动力臂的乘积也不变．然后根据动力跟动力臂的乘积表示出动力和动力臂的关系．

练习册系列答案
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