Question

15．如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)．

（1）實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉．此時(shí)，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，達(dá)到水平平衡狀態(tài)．
（2）如圖乙所示，用彈簧測力計(jì)在圖示處豎直向上拉，當(dāng)彈簧測力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí)，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），其原因是該力的力臂變短了．
（3）杠桿不處于水平位置能否平衡？小海和小紅意見不同．小海認(rèn)為能平衡，于是他每次讓杠桿傾斜時(shí)靜止，這樣實(shí)驗(yàn)也得出了同樣的杠桿平衡條件．小海認(rèn)為杠桿平衡不一定是水平的，這種說法對嗎？對（填“對”或“錯(cuò)”），小海這種方案與小紅讓杠桿在水平位置做實(shí)驗(yàn)的方案相比較，你認(rèn)為小海和小紅哪位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案好，小紅的實(shí)驗(yàn)方案好；理由是：小紅的方案中的杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂．
（4）用繩子拴住一根粗細(xì)不同的大樹，靜止后大樹水平平衡，如圖丙．現(xiàn)將大樹從拴繩處沿豎直方向切成A、B兩段，根據(jù)圖乙可判斷G_A＞G_B（選填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左移，這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響；杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；
（2）當(dāng)彈簧測力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，拉力的力臂減小，為保持杠桿平衡，拉力要增大．
（3）杠桿在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．
（4）先確定兩邊力臂大小關(guān)系，再由杠桿的平衡條件來判斷，力臂越短的那邊大樹重力大．

解答 解：
（1）發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，則杠桿重心右移，應(yīng)將平衡螺母（左端和右端的平衡螺母調(diào)節(jié)方向一致）向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點(diǎn)處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就可忽略杠桿的自重對實(shí)驗(yàn)的影響；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；
（2）如圖乙，當(dāng)彈簧測力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿時(shí)，拉力的力臂減小，為保持杠桿平衡，拉力要增大，所以彈簧測力計(jì)示數(shù)會(huì)變大．
（3）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)都叫杠桿平衡，所以甲的說法是對的；
力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，在乙的實(shí)驗(yàn)方案中，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．而甲實(shí)驗(yàn)方案中的力臂不便于測量，所以，乙的實(shí)驗(yàn)方案好．
（4）將大樹以懸掛點(diǎn)點(diǎn)O分為左右兩部分；
根據(jù)杠桿平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，由題意可得：G_左L_左=G_右L_右，
因物體的重心在物體的幾何中心，則杠桿示意圖如圖：

由圖知：L_左＜L_右，所以G_左＞G_右；即G_A＞G_B．
故答案為：（1）左；（2）變大；該力的力臂變短了；（3）對；小紅；小紅的方案中的杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂；（4）＞．

點(diǎn)評 （1）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)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；
（2）當(dāng)杠桿處于水平位置平衡時(shí)，豎直作用在杠桿上的力的力臂在杠桿上，傾斜作用在杠桿上力的力臂在杠桿以外的位置上，力臂變小，力會(huì)變大．