Question

【題目】如圖甲所示，為某同學“探究杠桿平衡條件”時選擇的實驗裝置，實驗中每個鉤碼質量均為50g，實驗過程中經歷了如下一些操作步驟：

①安裝好杠桿并調節平衡螺母使其在水平位置平衡

②改變兩邊鉤碼數量，重復以上步驟再做兩次實驗

③改變掛鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡，記錄實驗數據

④在杠桿兩邊分別掛上數量不同鉤碼

（1）實驗前出現了如圖甲所示的情況，為了使杠桿能在水平位置平衡，應將杠桿的平衡螺母向_____調（選填“左”或“右”）。本實驗的合理操作順序是_____。

（2）調節杠桿水平平衡后，在乙圖A處掛兩個鉤碼，為了使杠桿水平平衡，可以在B點掛_____個鉤碼。若在C點用調節好的彈簧測力計沿圖示方向斜向下拉，當測力計示數F1為_____N時，杠桿將水平平衡。

（3）探究過程中，在杠桿左端的D點掛一個重物G，在杠桿右端的E點施加一始終豎直向下的拉力F2，使杠桿由水平位置緩慢轉動到圖中虛線位置，如圖丙所示。則在此過程中拉力F2的大小變化情況是_____（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】右 ①④③② 3 1.5 不變

【解析】

（1）如圖杠桿的右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動；在研究杠桿平衡實驗時，先組裝好，然后調節杠桿在水平位置平衡，然后利用鉤碼進行實驗，使杠桿在水平位置平衡，再改變力和力臂的數值，再做幾次實驗，對數據進行分析得出結論故合理的順序為①④③②；

（2）一個鉤碼的重是G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，杠桿一個小格代表L，在B點時，

根據杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可得，2G×3L＝F2×2L，

解得：F2＝3G，即3個鉤碼。

若在C點用調節好的彈簧測力計沿圖示方向斜向下拉時，C點的力臂：LC＝4L×=2L，

根據杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2可得，2G×3L＝FC×2L，

解得：FC＝3G＝3×0.5N＝1.5N；

（3）圖丙使杠桿由水平位置時，根據杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可得，G×4L＝F2×3L，

則F2＝G；當轉動到圖中虛線位置時，設杠桿與水平位置的夾角為α，則根據杠桿平衡條件可得G×4L×cosα＝F2′×3L×cosα，則：F2′＝G，在此過程中拉力F2的大小不變。