Question

3．小強(qiáng)在驗(yàn)證杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中：
（1）實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿左端高右端低，此時(shí)杠桿平衡（平衡/不平衡）．要使其在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)，這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的重力對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響，這時(shí)杠桿重力的力臂為0．
（2）在圖中，杠桿水平平衡后，小強(qiáng)調(diào)節(jié)左邊鉤碼的個(gè)數(shù)和位置，使杠桿水平平衡時(shí)，測(cè)出F₁=1.2N，F(xiàn)₂=1.5N；OA=30cm，OB=20cm．他將所得數(shù)據(jù)直接代入杠桿平衡條件的公式中，發(fā)現(xiàn)F₁×OA和F₂×OB并不相等，從而認(rèn)為杠桿的平衡條件不一定是F₁l₁=F₂l₂．小強(qiáng)的失誤是把OA當(dāng)成了F₁的力臂．
（3）在圖中，若B處的鉤碼不變，小強(qiáng)將彈簧測(cè)力計(jì)由A處移到C（OC=10cm）處，施加一個(gè)豎直方向的力，使杠桿在水平位置平衡，則這個(gè)力的方向應(yīng)豎直向上，大小為3N．
（4）在圖中，若B處的鉤碼不變，小強(qiáng)不用彈簧測(cè)力計(jì)，在A處掛1N的鉤碼，杠桿在水平位置仍然平衡．

Answer 1

分析 （1）杠桿的平衡是指靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
杠桿左端高右端低，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．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(duì)杠桿平衡的影響．
（2）由圖可見，拉力F₁的方向與杠桿不垂直，因此力臂不等于OA的長(zhǎng)度，只有拉力方向與杠桿垂直時(shí)，拉力的力臂才等于支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離．
（3）當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)從A處移到C處，支點(diǎn)位于動(dòng)力和阻力的右側(cè)，因此拉力的方向和鉤碼重力的方向相反，根據(jù)杠桿平衡條件就可以計(jì)算出拉力的大小．
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件，計(jì)算出A處所掛鉤碼的重力．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿左端高右端低，此時(shí)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，杠桿平衡；
杠桿左端高右端低，應(yīng)將杠桿重心左移，應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點(diǎn)處，使杠桿重力的力臂為零，減小了杠桿的重力對(duì)杠桿平衡產(chǎn)生的影響．
（2）圖中，拉力F₁的方向與水平杠桿不垂直，只有力的方向與杠桿垂直時(shí)，力臂才能從杠桿上直接讀出來，所以小強(qiáng)會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論．
（3）由F₂=1.5N，OB=20cm，OC=10cm
根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁•OC=F₂•OB
所以F₁=$\frac{{F}_{2}•OB}{OC}$=$\frac{1.5N×20cm}{10cm}$=3N
由于支點(diǎn)不在動(dòng)力和阻力中間，因此動(dòng)力和阻力方向相反
所以拉力的方向豎直向上．
（4）由F₂=1.5N，OB=20cm，OA=30cm
根據(jù)杠桿的平衡條件：F•OA=F₂•OB
所以F=$\frac{{F}_{2}•OB}{OA}$=$\frac{1.5N×20cm}{30cm}$=1N
故答案為：
（1）平衡；左；重力；0；（2）把OA當(dāng)成了F₁的力臂；（3）豎直向上；3；（4）1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡的條件，在實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(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；用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，應(yīng)注意豎直方向拉動(dòng)測(cè)力計(jì)；杠桿平衡的條件就是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂．