Question

20．小明和同學(xué)們在探究“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)、細(xì)線和重為0.5N的鉤碼若干個(gè)．

（1）選取杠桿在水平位置平衡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其原因主要是力臂就在杠桿上，方便直接在杠桿上讀出力臂的大小．
為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端的螺母A向右調(diào)（填“左”或“右”）．
寫出你所想辦法的依據(jù)：減小力臂，杠桿左邊部分的力和力臂乘積減小．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)圖乙所示情況，為了使杠桿在水平位置平衡，這時(shí)應(yīng)將右邊的鉤碼向右（填“左”或“右”）移動4格．
（3）如圖2是小明同學(xué)三次實(shí)驗(yàn)的情景，實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的每個(gè)鉤碼重0.5N，杠桿上每一格長5cm，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中，請你在表格中填寫第二次實(shí)驗(yàn)的動力臂和阻力大�。�

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	動力F1/N	動力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	1.5	10	1	15
2	1	20	2	10
3	0.8	12.5	1	10

（4）如圖2所示，小明第三次實(shí)驗(yàn)使用了彈簧測力計(jì)和鉤碼，已經(jīng)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為0.8N，如果要測出第三次實(shí)驗(yàn)的動力臂，小芳還需找來什么儀器？刻度尺，請你把她要測量的那段力臂在圖中畫出來．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)杠桿在不掛鉤碼時(shí)處于水平平衡狀態(tài)時(shí)，杠桿的重心在支點(diǎn)上，杠桿的重力力臂為0，避免了杠桿重力對杠桿平衡的影響；如果杠桿左端下沉，應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母，如果杠桿右端下沉，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在平衡位置平衡；
（2）利用杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂計(jì)算出右邊的鉤碼所掛的位置，然后與現(xiàn)在的位置右邊4格作比較，得出鉤碼應(yīng)向右移動的格數(shù)；
（3）每個(gè)鉤碼重0.5N，數(shù)出第2次實(shí)驗(yàn)中鉤碼的個(gè)數(shù)，就得出阻力的大��；數(shù)出第2次實(shí)驗(yàn)中左側(cè)動力臂的格數(shù)，得出動力臂大��；第3次實(shí)驗(yàn)中知道阻力、阻力臂、動力，根據(jù)杠桿平衡條件，求出動力臂；
（4）根據(jù)測量長度的儀器，可知需要刻度尺；根據(jù)杠桿的力臂要求，然后判斷斜向下拉力的方向，畫出動力的力臂．

解答 解：（1）在探究杠桿的平衡條件時(shí)，實(shí)驗(yàn)前首先應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，直到杠桿在水平位置平衡．當(dāng)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，因此杠桿在水平位置平衡時(shí)，杠桿重力的力臂為零力臂就在杠桿上，方便直接在杠桿上讀出力臂的大��；杠桿左端下沉，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端的螺母向右調(diào)，依據(jù)是減小力臂，杠桿左邊部分的力和力臂乘積減少；
（2）利用杠桿的平衡條件計(jì)算，2G×3L=1G×L₁，所以L₁=6L，應(yīng)將右邊的鉤碼向右移動4格；
（3）第2次實(shí)驗(yàn)中杠桿右面掛了4個(gè)鉤碼，每個(gè)重0.5N，則阻力F₂=0.5N×4=2N；左側(cè)動力臂L₁=5cm×4=20cm；
第3次實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，
0.8N×L₁=1N×10cm，
所以，L₁=12.5cm；
（4）如圖2所示，小明第三次實(shí)驗(yàn)使用了彈簧測力計(jì)和鉤碼，已經(jīng)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為0.8N，第三次實(shí)驗(yàn)的動力臂不在杠桿上，如果要測出第三次實(shí)驗(yàn)的動力臂，需要測量長度的儀器，刻度尺；
根據(jù)杠桿動力的力臂，由支點(diǎn)向動力的作用線作垂線，做出動力臂，作圖如圖所示：

 故答案為：（1）力臂就在杠桿上，方便直接在杠桿上讀出力臂的大�。挥�；減小力臂，杠桿左邊部分的力和力臂乘積減少；（2）右；4；（3）20；2；12.5；（4）刻度尺，作圖如上圖所示．

點(diǎn)評 此題是探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)，考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用；在使用杠桿平衡條件時(shí)，要確定杠桿受到的力及對應(yīng)的力臂，列出關(guān)系式代入數(shù)據(jù)便可求出未知．