Question

16．物理興趣小組的同學(xué)，利用如圖所示的裝置探究來(lái)“杠桿的平衡條件”．

（1）實(shí)驗(yàn)前，將杠桿裝在支架上時(shí)，我們把質(zhì)點(diǎn)放在質(zhì)地均勻的杠桿中點(diǎn)，這樣做的目的是消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是便于測(cè)量力臂．
（2）若掛鉤碼前杠桿出現(xiàn)如圖甲所示的情況，這時(shí)應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，以使杠桿在水平位置平衡．
（3）調(diào)節(jié)完畢后，當(dāng)在杠桿B點(diǎn)掛3個(gè)質(zhì)量相同的鉤碼，如圖乙所示，那么在杠桿的D點(diǎn)掛4個(gè)質(zhì)量相同的鉤碼，才能使杠桿恢復(fù)在水平位置平衡． 當(dāng)杠桿平衡后，將B、D兩點(diǎn)下方所掛的鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)O靠近1個(gè)格，那么杠桿不能（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡．
（4）實(shí)驗(yàn)中若不在D點(diǎn)掛鉤碼，而在杠桿A點(diǎn)或C點(diǎn)使用彈簧測(cè)力計(jì)使扛桿在水平位置平衡，為使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最小，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)掛在A點(diǎn)，且拉力的方向是豎直向上（垂直杠桿向上）．

Answer 1

分析 （1）①探究杠桿平衡條件時(shí)，杠桿的重心在支點(diǎn)上，目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響；
②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)；
（2）在調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡時(shí)，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)；
（3）設(shè)一個(gè)鉤碼重為G，杠桿一個(gè)小格是L，根據(jù)杠桿平衡條件判斷在D點(diǎn)掛鉤碼的數(shù)量；
根據(jù)杠桿平衡條件判斷是否平衡；
（4）阻力和阻力臂一定時(shí)，要使動(dòng)力最小，動(dòng)力臂要最大，在D點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的力，根據(jù)杠桿平衡條件求出拉力大�。�

解答 解：
（1）①杠桿重心在其支點(diǎn)處，杠桿重力的力臂為零，這樣就減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；
②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)，便于測(cè)量力臂；
（2）如圖甲，杠桿的右端上翹，無(wú)論左端或右端的平衡螺母都要向上翹的右端移動(dòng)；
（3）一個(gè)鉤碼的重力為G，設(shè)杠桿一個(gè)小格代表L，
根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得：3G×4L=nG×3L，解得：n=4；
當(dāng)杠桿平衡后，將B、D兩點(diǎn)下方所掛的鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)O靠近1個(gè)格，
則杠桿左端：F₁L₁=3G×3L=9GL，杠桿右端：F₂L₂=4G×2L=8GL，
則F₁L₁≠F₂L₂，即杠桿不能在水平位置保持平衡；
（4）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知：在阻力和阻力臂一定時(shí)，要使動(dòng)力最小，動(dòng)力臂要最大；
由圖可知：在杠桿的A點(diǎn)或C點(diǎn)中A點(diǎn)的力臂最長(zhǎng)，則施加的力最小，拉力方向豎直向上．
故答案為：（1）消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；便于測(cè)量力臂；（2）右；（3）4；不能；（4）A；豎直向上（垂直杠桿向上）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)及其應(yīng)用，關(guān)鍵是分析出杠桿所受的力及對(duì)應(yīng)的力臂，將已知條件代入便可；力豎直作用在杠桿上，力臂最長(zhǎng)，力最小．