Question

2．小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：有刻度的均匀直杠杆、支架、弹簧测力计、细线和规格均相同的钩码若干个．
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠 杆左端向上翘．此时，应把杠杆两端的平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止．
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码（如图甲所示）为了使杠杆仍在水平位置平衡，他可以在B点处挂6个钩码或用弹簧测力计在B点处拉杠杆，若采用弹簧测力计拉的方法，要使弹簧测力计拉力最小，则应该沿竖直向下的方向拉，其目的是便于直接读出力臂．
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是：杠杆自身重力的力臂不为零．

Answer 1

分析 （1）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；实验前先要调节杠杆在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响；
（2）由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．可计算出所挂钩码的大小；重力的方向是竖直向下，根据杠杆平衡原理，可确定出使杠杆平衡的动力方向；
（3）图乙中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响．

解答 解：（1）杠杆左端向上翘，右端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向左调节；
使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止；
（2）杠杆平衡后，若在A点挂4个钩码，则左边点重力为4G，
又因为力臂OA=3L，左边力臂OB=2L，
所以由杠杆的平衡条件（F₁l₁=F₂l₂）可知：
4G×3L=F₁×2L，
所以F₁=6G．
故应在B点应挂6个钩码，才能使杠杆恢复平衡；
若用弹簧测力计在B点拉着杠杆使它水平平衡，应用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，这样所用的拉力最小，其力臂在杠杆上，其目的是便于直接读出力臂；
（3）图乙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，杠杆自身重力的力臂不为零，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
故答案为：（1）左；水平；（2）6；竖直向下；便于直接读出力臂；（3）杠杆自身重力的力臂不为零．

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首先调节杠杆在水平位置平衡．