Question

19．在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

（1）在做实验前，杠杆静止在如图甲位置，此时杠杆平衡（填“平衡”、“不平衡”）．下一步操作应该将图甲右边平衡螺母向右（填“左”、“右”）调节．
（2）小欢根据图乙操作进行实验，记录数据如表：根据第1、2次实验数据分析，可得出杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂．

次数	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/cm
1	1	8	2	4
2	2	8	1	16
3	2.3	12	3	8

（3）保持图乙中左边钩码的个数和位置不变，弹簧测力计从B点向支点O移动过程中（未到O点），杠杆始终保持水平平衡，大致可以反映拉力F的大小随它的力臂L变化的关系的图是图戊中的：D
（4）第3次记录的数据是小欢根据图丙的实验记录，根据这组实验数据发现：F₁×OB≠F₂×OA．你认为原因是测力计的拉力与杠杆不垂直，所以拉力的力臂小于OB
（5）小欢还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她按如图丁所示实验．小欢在A点施加一个始终水平向右的拉力F，你认为她不能（选填“能”或“不能”）将杠杆拉至水平位置平衡．你认为原因是：在水平位置时，拉力的力臂为0，不能平衡．

Answer 1

分析 （1）杠杆静止或匀速转动，杠杆都处于平衡平衡状态．杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；调节好以后，仍要使杠杆平衡，是为了便于测量力臂的长度；
（2）杠杆平衡条件：F₁L₁=F₂L₂；
（3）根据杠杆平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则该力的力臂短了，就会使得拉力变大；
（4）理解力臂概念，支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂．OB大于F₁的力臂L₁，L₂=OA，因F₁L₁=F₂L₂，所以F₁•OB＞F₂•OA．
（5）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．

解答 解：（1）杠杆静止在如图位置，所以杠杆处于平衡状态．
杠杆的右端上翘，左端的平衡螺母或右端的平衡螺母都向上翘的右端移动，才能使杠杆在水平位置平衡．
（2）根据实验1、实验2的数据可得，F₁L₁=F₂L₂．
所以杠杆平衡条件：F₁L₁=F₂L₂．
（3）弹簧测力计在B处由竖直向下逐渐向左倾斜拉动杠杆的过程中，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，根据F₁L₁=F₂L₂可知动力将变大，测量计的示数变大；F₂和L₂成反比，图象D正确；
（4）由图知，测力计的拉力与杠杆不垂直，所以拉力的力臂小于OB，因此F₁×OB大于F₂×OA．
（5）由图知，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可知，杠杆始终不能平衡．
故答案为：（1）平衡；右；
（2）F₁L₁=F₂L₂；
（3）D；
（4）测力计的拉力与杠杆不垂直，所以拉力的力臂小于OB；
（5）不能；在水平位置时，拉力的力臂为0，不能平衡．

点评 （1）杠杆调平的方法是：左端下沉向右调节平衡螺母，右端下沉向左端调节平衡螺母，先快后慢，使杠杆水平平衡．
（2）掌握杠杆平衡条件，并学会利用杠杆平衡条件分析实验中出现的问题是解答此类题目的关键．