Question

【題目】物理實驗復習時，小美和小麗再探有關杠桿平衡的問題．

（1）小美先將杠桿調節至水平位置平衡，在左右兩側各掛如圖甲所示的鉤碼后，杠桿的________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__________即可．

（2）小麗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，如圖乙所示．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________．

（3）他們認為（2）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________．（在直角三角形中，30°角的對邊長是斜邊長的一半）

Answer 1

【答案】左 把杠桿左邊的兩個鉤碼移到右邊 當處在水平位置時，動力臂為零，杠桿不能平衡

【解析】

(1)[1]設每個鉤碼的重力為G，杠桿上每一格的長度為l，那么左邊的力與力臂的乘積為

右邊的力與力臂的乘積為

可知

那么左端會下降；

[2]要使杠桿重新在水平位置平衡，不改變鉤碼總數和懸掛點位置，設左邊的鉤碼數量為n，那么右邊鉤碼數量為7-n，根據杠桿的平衡條件可得

解得，即把杠桿左邊的兩個鉤碼移到右邊即可；

(2)[3]當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，拉力F的力臂為零，根據杠桿的平衡條件可知，杠桿是不能平衡的，所以無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡；

(3)[4]由題意可知，將杠桿從豎直位置拉著轉過30°的過程中，拉力F水平移動的距離為，那么拉力F做功為