Question

3．小强在验证杠杆平衡条件的实验中：
（1）实验前没有挂钩码和弹簧测力计时，发现杠杆左端高右端低，此时杠杆平衡（平衡/不平衡）．要使其在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向左调节，这一调节过程的目的是为了使杠杆的重力对杠杆平衡不产生影响，这时杠杆重力的力臂为0．
（2）在图中，杠杆水平平衡后，小强调节左边钩码的个数和位置，使杠杆水平平衡时，测出F₁=1.2N，F₂=1.5N；OA=30cm，OB=20cm．他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中，发现F₁×OA和F₂×OB并不相等，从而认为杠杆的平衡条件不一定是F₁l₁=F₂l₂．小强的失误是把OA当成了F₁的力臂．
（3）在图中，若B处的钩码不变，小强将弹簧测力计由A处移到C（OC=10cm）处，施加一个竖直方向的力，使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应竖直向上，大小为3N．
（4）在图中，若B处的钩码不变，小强不用弹簧测力计，在A处挂1N的钩码，杠杆在水平位置仍然平衡．

Answer 1

分析 （1）杠杆的平衡是指静止或匀速转动；
杠杆左端高右端低，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移．当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时，杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响．
（2）由图可见，拉力F₁的方向与杠杆不垂直，因此力臂不等于OA的长度，只有拉力方向与杠杆垂直时，拉力的力臂才等于支点到动力作用点的距离．
（3）当弹簧测力计从A处移到C处，支点位于动力和阻力的右侧，因此拉力的方向和钩码重力的方向相反，根据杠杆平衡条件就可以计算出拉力的大小．
（4）根据杠杆的平衡条件，计算出A处所挂钩码的重力．

解答 解：（1）实验前没有挂钩码和弹簧测力计时，发现杠杆左端高右端低，此时杠杆处于静止状态，杠杆平衡；
杠杆左端高右端低，应将杠杆重心左移，应将平衡螺母向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，减小了杠杆的重力对杠杆平衡产生的影响．
（2）图中，拉力F₁的方向与水平杠杆不垂直，只有力的方向与杠杆垂直时，力臂才能从杠杆上直接读出来，所以小强会得出错误的结论．
（3）由F₂=1.5N，OB=20cm，OC=10cm
根据杠杆的平衡条件：F₁•OC=F₂•OB
所以F₁=$\frac{{F}_{2}•OB}{OC}$=$\frac{1.5N×20cm}{10cm}$=3N
由于支点不在动力和阻力中间，因此动力和阻力方向相反
所以拉力的方向竖直向上．
（4）由F₂=1.5N，OB=20cm，OA=30cm
根据杠杆的平衡条件：F•OA=F₂•OB
所以F=$\frac{{F}_{2}•OB}{OA}$=$\frac{1.5N×20cm}{30cm}$=1N
故答案为：
（1）平衡；左；重力；0；（2）把OA当成了F₁的力臂；（3）竖直向上；3；（4）1．

点评 本题考查了杠杆平衡的条件，在实验中我们应首先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；用弹簧测力计时，应注意竖直方向拉动测力计；杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂．