Question

【題目】小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實驗：

（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時發現杠桿左端下傾，如圖甲所示，則他們應該將杠桿右端的平衡螺母向 （選填“右”或“左”）調，使杠桿在水平位置平衡．

（2）在杠桿的兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖乙所示，并測出力臂．多次實驗并把數據記錄在表格中．實驗時使杠桿在水平位置平衡的目的是： ．

次數	F1/N	l1/cm	F2/N	l2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

（3）小明根據以上數據得出杠桿的平衡條件是 ．

（4）小紅將圖乙中杠桿兩側的鉤碼各取下一個，杠桿將 （選填“仍能平衡”“右側下降”或“左側下降”）．

（5）小紅還想探究當動力和阻力在杠桿同側時杠桿的平衡情況，于是她將杠桿左側的所有鉤碼拿掉，結果杠桿轉至豎直位置，如圖丙所示．小紅在A點施加一個始終水平向右的拉力F，卻發現無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡．

你認為原因是 ．

（6）他們認為 （5）問中拉力是做功的．如果水平向右的拉力F大小不變，OA長L，將杠桿從豎直位置拉著轉過30°的過程中，拉力F做功為 ．

Answer 1

【答案】（1）右；（2）便于測量力臂；（3）動力×動力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2）；（4）左側下降；（5）水平位置時，動力臂為0，杠桿無法平衡；（6）FL．

【解析】

試題分析：（1）杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，調節平衡螺母應使杠桿重心右移；

（2）使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來．實驗時，如果只用一組數據得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數據歸納出物理規律；

（3）杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；

（4）當左右兩側力與力臂的乘積不相等時，杠桿會轉動，直到在新的位置找到平衡；

（5）分析拉力作用下其力臂變化情況，根據杠桿的平衡條件找到原因．

（6）分析F在杠桿從豎直位置轉過30°的過程中F水平移動距離，根據W=Fs計算拉力F做的功．

解：

（1）杠桿左端下沉，應將杠桿重心向右移，所以應將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調節；

（2）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來．

（3）根據以上數據得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂 （或F1L1=F2L2）

（4）設每個鉤碼的重量為G，杠桿每一小格為L，根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2得：

杠桿在水平位置平衡時：左邊=3G×2L=6GL；

右邊=2G×3L=6GL；

如果在兩側鉤碼下再各取下一個相同的鉤碼后：左邊=2G×2L=4GL；

右邊=G×3L=3GL；

杠桿不再水平平衡，左邊會下沉．

（5）在杠桿右側掛上鉤碼，在右端用測力計水平拉動，當杠桿拉到水平位置時拉力的力臂通過支點，即力臂為0，根據杠桿的平衡條件可知始終不能平衡．

（6）由圖杠桿從豎直位置轉過30°的過程，F水平移動距離為OA長的一半，即 L，

所以拉力F做的功：W=F×L=FL．

故答案為：

（1）右；（2）便于測量力臂；（3）動力×動力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2）；（4）左側下降；（5）水平位置時，動力臂為0，杠桿無法平衡；（6）FL．