Question

11．小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中，所用的器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母，使杠杆水平平衡；实验中，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量力臂．
（2）实验过程中，将钩码悬挂于图中A点，保持阻力、阻力臂不变，在支点O右侧不同位置，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力（动力），使杠杆水平平衡，测出每一组动力臂L₁和对应的动力F₁，并记录在表中．请根据表中数据，在坐标系中绘制出L₁与F₁的图象，根据图象中实验数据可知，当L₁为0.6m时，F₁为0.5N．

次数	动力 F1/N	动力臂 L1/m
1	0.75	0.40
2	1.0	0.30
3	1.5	0.20
4	2.00	0.15
5	3.0	0.10

（3）实验中小明发现，保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，弹簧测力计的拉力会变大，原因是拉力的力臂变小．

Answer 1

分析 （1）杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来；
阻力和阻力臂的乘积不变时，从图象中选择动力和动力臂的对应值，得出动力跟动力臂的乘积也不变，并求出动力与动力臂的乘积，然后写出动力F与动力臂L的关系，从而进一步得出当L₁为0.5m时，F₁的大小；
（3）当力倾斜作用在杠杆上，杠杆在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，力臂变小，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计的拉力会变大．

解答 解：
（1）当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（2）根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来，如图所示：

从图象上读出一组数据，当动力F₁=0.75N时，对应的动力臂L₁=0.4m，
根据杠杆平衡条件，阻力与阻力臂的乘积：F₂L₂=F₁L₁=0.75N×0.4m=0.3N•m，
根据题意可知，阻力与阻力臂的乘积保持不变，
所以，当L₁为0.6m时，则F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.3N•m}{0.6m}$=0.5N；
（3）保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，拉力的力臂变小，但是阻力和阻力臂均不变，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的拉力会变大．
故答案为：（1）力臂；（2）如上图所示；0.5；（3）拉力的力臂变小．

点评 本题考查了杠杆平衡条件的实验，作图以及根据杠杆平衡条件计算；当杠杆处于水平位置平衡时，竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上，倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上，力臂变小．