Question

【題目】小夢用刻度均勻的輕質杠桿、彈簧測力計、刻度尺、細線和質量相同的若干個鉤碼（每個鉤碼重0.5N），探究“杠桿平衡條件”。

(1)如圖甲所示，實驗前應將平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調節，使杠桿水平平衡；

(2)小夢先將杠桿調至水平位置平衡，在左右兩側各掛如圖乙所示的鉤碼后，杠桿的______（選填“左”或“右”）端下降。要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總數和懸掛點位置，只需將______即可；

(3)小夢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，小麗在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______；

(4)他們認為(3)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______（寫表達式）。

Answer 1

【答案】右 左端 左邊取下兩個鉤碼掛在右端兩個鉤碼下 水平位置時動力臂為零杠桿無法平衡 FL

【解析】

(1)[1]如圖甲所示，杠桿左邊低，說明杠桿重心偏左，應將平衡螺母（左端和右端的均可）向右調節，直至杠桿在水平位置平衡，重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零，這樣就使杠桿自重對杠桿的平衡不產生影響；力臂等于支點到力的作用線的垂直距離，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，便于測量力臂。

(2)[2]每個鉤碼重0.5N，杠桿上每格長L，由圖乙，左側力與力臂的乘積

右側力與力臂的乘積

因為

所以杠桿左側下降。

[3]如果不改變鉤碼總數和懸掛點位置，若要杠桿平衡，左側取下n個鉤碼掛到右側，則

解得

即需將左側2個鉤碼掛到右側即可。

(3)[4]如圖丙，將杠桿左側的所有鉤碼拿掉，在A點施加一個始終水平向右的拉力F，當杠桿拉到水平位置時，F的力臂通過支點，即力臂為0，根據杠桿平衡條件所以始終不能平衡。

(4)[5]由圖丙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， 所以拉力F做的功