Question

17．小雨在做“研究杠桿平衡條件”的實驗進行了如下實驗步驟．
a．把杠桿的中點支在支架上；
b．把鉤碼掛在杠桿的兩邊，改變鉤碼的位置使杠桿水平平衡；
c．記下兩邊的鉤碼的重，用尺量出它們的力臂，記下實驗數(shù)據(jù)；
d．改變力和力臂數(shù)值，做三次實驗．
e．求出各次實驗的動力乘以動力臂和阻力乘以阻力臂數(shù)值．
（1）該同學(xué)的實驗過程漏掉了一個重要步驟，這個步驟是調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡．
（2）如果實驗中所用鉤碼的質(zhì)量都相等，如果在如圖甲圖示，杠桿的B處應(yīng)該掛4個鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡．
（3）（3分）如果在C點改用彈簧測力計拉，為了使杠桿在水平位置平衡時彈簧測力計的示數(shù)最小，該拉力方向應(yīng)豎直向上，理由：此時動力臂最長
（4）如果如圖乙把彈簧測力計斜拉，且拉環(huán)固定在支架上，此時杠桿也能在水平位置平衡．請在圖中做出此時彈簧測力計施加的拉力的力臂L₁．如果此時在A點的鉤碼下方再掛一個鉤碼，為了使杠桿再次平衡，且彈簧測力計示數(shù)不變，應(yīng)將懸點E向遠離O點移動．（“靠近O點”、“遠離O點”）

Answer 1

分析 （1）為了便于測量力臂應(yīng)使杠桿在水平位置平衡；
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂，可判斷出B處應(yīng)該掛鉤碼個數(shù)；
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件進行分析；
（4）力臂是支點作力的作用線的距離，由此畫出拉力的力臂L₁；
當阻力臂不變，動力不變時，阻力增大，根據(jù)杠桿平衡條件，動力臂一定增大，來判斷彈簧測力計的拉動方向的變化，來判斷懸點E的變化．

解答 解：
（1）為了方便的測量力臂，實驗前應(yīng)調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；因此該同學(xué)在操作過程中漏掉的重要的步驟：調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；
（2）若每個鉤碼重力為G，根據(jù)杠桿平衡的條件：F₁L₁=F₂L₂有：2G×4格=nG×2格，n=4；
（3）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁L₁=F₂L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動力最小，必須使動力臂最長．
而在通常情況下，連接杠桿中支點和動力作用點這兩點所得到的線段最長，所以在C點應(yīng)沿豎直向上的方向拉最省力；
（4）由支點O作CE的垂線，即彈簧測力計施加的拉力的力臂L₁，如圖所示：
；
如果此時在A點的鉤碼下方再掛一個鉤碼，為了再次使杠桿在水平位置平衡，阻力增大，阻力臂、動力不變，要增大動力臂才能使杠桿再次平衡，所以彈簧測力計傾斜的角度要大一些，所以懸點E要向上移動，即遠離O點．
故答案為：（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；（2）4；（3）豎直向上；此時動力臂最長；（4）見上圖；遠離O點．

點評 本題是研究杠桿平衡條件的實驗，考查了杠桿平衡的調(diào)節(jié)、杠桿平衡條件的應(yīng)用、力臂的作圖等．屬于�？碱愋�，須掌握好．