Question

4．某同學(xué)在中藥房看到售貨員使用的桿秤，對(duì)此產(chǎn)生了興趣，桿秤的平衡條件是什么？于是他利用下圖裝置進(jìn)行模擬探究．

（1）在沒(méi)有掛鉤碼時(shí)杠桿的平衡位置如圖甲所示．為使杠桿在水平位置平衡，可只將杠桿左端螺母向右（選填“左”或“右”）邊旋一些．
（2）杠桿調(diào)好后，第一組同學(xué)按圖乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出F₁的力臂及阻力F₂．第二組同學(xué)按圖丙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．同學(xué)們討論后一致認(rèn)為第二組實(shí)驗(yàn)更合理，理由是便于測(cè)量力臂．
（3）按圖丙實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)表格．由此他總結(jié)出杠桿的平衡條件是F₁L₁=F₂L₂．

次數(shù)	F1/N	l1/cm	F2/N	l2/cm
1	1	8	2	4
2	2	8	1	16
3	2	12	3	8

（4）若桿秤的秤砣質(zhì)量為100g（忽略桿秤自重及秤盤(pán)質(zhì)量），秤盤(pán)懸掛點(diǎn)距離支點(diǎn)為l₁，秤桿上最大的刻度標(biāo)記距離支點(diǎn)為l₂，且l₁：l₂=1：3．則此桿秤的最大稱量是300g．

Answer 1

分析 （1）在調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)，應(yīng)將平衡螺母向較高的一端調(diào)節(jié)；
（2）探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)力的方向與杠桿垂直，力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來(lái)；
（3）根據(jù)力與力臂的乘積，最終可得出杠桿的平衡條件；
（4）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）為了便于測(cè)量力臂，應(yīng)使杠桿在水平位置平衡，由圖知，右端偏高，為使杠桿在水平位置平衡，需要將平衡螺母向右調(diào)節(jié)；
（2）F₁的力臂及阻力F₂如下圖：

力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái)，因此丙實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的好，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與杠桿垂直，便于測(cè)量力臂；
（3）分別計(jì)算動(dòng)力和動(dòng)力臂的乘積、阻力和阻力臂的乘積，可以發(fā)現(xiàn)杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂．
（4）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，m×L₁=100g×L₂；且L₁：L₂=1：3，解得m=300g
故答案為：（1）右；（2）如圖所示；便于測(cè)量力臂；（3）F₁L₁=F₂L₂；（4）300．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡的條件，杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，以便直接讀出力臂．