Question

8．复习物理实验时，小美和小丽再探究有关杠杆平衡的问题．
（1）实验前没挂钩码时，杠杆的平衡位置如图甲所示，此时应将左端平衡螺母向右旋一些（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡．
（2）她们通过多次实验，得出以下数据，分析得出杠杆平衡条件是：F₁L₁=F₂L₂．请你应用杠杆平衡条件，将表格中的数据填写完整．

	1	2	3	4
L1/m	0.1	0.15	0.2	0.2
F1/N	0.5	0.5	1.5
L2/m	0.05	0.05	0.1	0.1
F2/N	1	1.5	3	4

（3）小美又将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧挂上钩码，如图乙所示，杠杆的左端会下降（选填“左”或“右”），要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总个数和悬挂点位置，只需将左侧的两个钩码挂到右侧的两个钩码下面即可．
（4）小丽同学想用弹簧测力计和钩码进行实验，设计实验时提出了两种方案：一种按图丙进行实验，一种按图丁进行实验，你认为丙实验方案更好，理由是弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，力臂在杠杆上便于测量．
（5）实验中小丽发现，杠杆在O点还受到一个向上的力，这个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡，请分析说明理由这个作用在杠杆O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡．

Answer 1

分析 （1）杠杆左端低右端高，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移；
（2）先将数据中的各自的力与力臂相乘，然后分析实验数据，找出关系式；根据杠杆的平衡条件计算出第4次实验中，动力F₁的大小；
（3）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；
（4）根据钩码个数与每个钩码的重力求出测力计拉力，根据杠杆的平衡条件可知，图丙弹簧测力计方向向上，容易测量力臂，图丁方向不与杠杆垂直，不易测量力臂；
（5）杠杆的重心在过支点上，杠杆重力的力臂为零．

解答 解：
（1）实验前没挂钩码时，杠杆左端下沉，为使杠杆在水平位置平衡，需要使杠杆重心右移，应将平衡螺母向右调节；
（2）①先将数据中的各自的力与力臂相乘，然后分析实验数据，找出关系式为F₁l₁=F₂l₂（或 动力×动力臂=阻力×阻力臂）；
②第4次实验中，F₁L₁=F₂L₂，因此F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{4N×0.1m}{0.2m}$=2N；
（3）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，所以杠杆左端下降；
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个钩码挂到右侧即可；
（4）由图可知，弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量，图丁的力不与杠杆垂直，力臂不方便测量，图丙好；
（5）杠杆在O点还受到一个向上的力，这个力与杠杆自身重力都过杠杆的支点，力臂为零，这两个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡．
故答案为：（1）右；（2）F₁L₁=F₂L₂； 2；（3）左；左侧的两个钩码挂到右侧的两个钩码下面；（4）丙；弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，力臂在杠杆上便于测量；（5）这个作用在杠杆O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡．

点评 此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用以及过支点的力对杠杆的影响，要注意分析力和对应的力臂．