Question

2．如圖丙是小王利用刻度均勻的勻質杠桿進行探究“杠桿的平衡條件”的實驗．（每個鉤碼重0.5N） 
（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿左端下沉，此時杠桿是（選填“是”或“否”）平衡，實驗前應將平衡螺母向右（填“左”或“右”）端調節，直到杠桿在水平位置平衡，目的是：便于測量力臂并能避免杠桿自重對實驗造成影響
（2）①如圖甲所示，若在杠桿A點處掛4個鉤碼，則在B點處應掛6個同樣的鉤碼，才能保證杠桿仍然在水平位置平衡．
②如圖甲所示，若把B點處的鉤碼取下，換成在B點處施加一個豎直向下的拉力F，則當F=3N時，才能保證杠桿仍然在水平位置平衡．當拉力F向右傾斜時，若仍要保持杠桿在水平位置平衡，則拉力F的大小將變大（填“變大”、“變小”或“不變”），原因是動力臂變小．
（3）如果小王又進行了如圖乙所示的探究，考慮杠桿自重的影響，發現用彈簧測力計在C點豎直向上拉使杠桿仍然處于水平位置平衡時，則彈簧測力計的示數應大于3N．

Answer 1

分析 （1）杠桿靜止或勻速轉動就是平衡；在調平杠桿平衡時，杠桿的哪端高，平衡螺母要向哪端移動，在水平位置平衡便于測量力臂及消除杠桿自重對實驗的影響；
（2）阻力和阻力臂不變時，彈簧測力計傾斜，動力臂變小，動力變大；
（3）若杠桿的支點在杠桿的中點處，此時重力恰好作用在支點，若不在中點，此時杠桿的平衡會受重力的影響，根據重力的方向判斷出重力是使杠桿向哪個方向轉動，從而判斷出測量結果偏差．

解答 解：（1）杠桿的平衡，有杠桿靜止或勻速轉動，靜止時是平衡；
杠桿靜止時，杠桿左端下沉，說明右端偏高，平衡螺母需向右調節；
實驗前，將杠桿的中點置于支架上，調節平衡螺母使杠桿水平平衡；這樣做的好處是便于測量力臂并能避免杠桿自重對實驗造成影響；
（2）①如圖甲所示，若在杠桿A點處掛4個鉤碼，則在B點處應掛：
由圖甲可知，根據杠桿的平衡原理：4G×3L=nG2L，解得，n=6；
②如圖甲所示，若把B點處的鉤碼取下，換成在B點處施加一個豎直向下的拉力F，
則有杠桿的平衡條件可得，4G×3L=F×2L，解得F=6G=6×0.5N=3N；
甲圖中，在B點處施加一個豎直向下的拉力F，拉力力臂為OB，拉力F向右傾斜拉杠桿，拉力的力臂小于OB，動力、動力臂不變，拉力力臂變小，所以拉力變大．
（3）若不計杠桿的重力，根據杠桿的平衡條件：
F_向上L_向上=F_向下L_向下
F′×2L=3G×4L
解得F′=6G=6×0.5N=3N．
由于桿的重心在桿的中點，方向豎直向下，重力與鉤碼同時使杠桿向逆時針方向轉動，所以彈簧測力計的示數應大于3N．
故答案為：（1）是；右；便于測量力臂并能消除杠桿自重對實驗的影響；（2）①6；②3；   變大； 動力臂變小；（3）自重； 3．

點評 此題是探究杠桿平衡實驗，考查了杠桿的調平及杠桿平衡條件的應用，在利用平衡條件公式時，要注意分析力和對應的力臂．