Question

【題目】在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質量相同的鉤碼若干個。（每個鉤碼重0.5N，杠桿上每格等距）

（1）實驗前，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于_____（選填“平衡”或“不平衡”）狀態。

（2）實驗時，使杠桿在水平位置平衡，主要是為了便于測量_____的大小，因此應將圖甲所示杠桿兩端的平衡螺母適當往_____（選填“左”或“右”）調

（3）在圖乙中的A處先掛2個相同的鉤碼，要使杠桿水平平衡，應在B處掛_____個同樣的鉤碼；然后再把掛在B處的鉤碼拿掉，在P處施加一個豎直方向的力F，使杠桿在水平位置平衡，則力F1的方向_____，大小為_____N。

（4）接著，小明提出新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小明利用如圖丙所示裝置進行探究，在杠桿D點處掛上2個鉤碼，用彈簧測力計在C點處豎直向上拉使杠桿在水平位置處于平衡狀態，此時彈簧測力計的示數如圖丙所示。以彈簧測力計的拉力為動力F1′，鉤碼重力為阻力F，多次調整力和力臂的大小進行測量，發現：F1′L1′總是大于F2′L2′，其原因主要是受_____作用的影響。

（5）圖丙中，當彈簧測力計的拉力F向右傾斜時，仍要保持杠桿水平平衡，拉力F的大小將_____，原因是_____。

Answer 1

【答案】平衡 力臂 右 1 豎直向上 0.6 杠桿自重 增大 阻力和阻力臂一定，動力臂減小

【解析】

（1）杠桿的平衡狀態包括靜止狀態或勻速轉動狀態；
（2）要使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動；
（3）根據杠桿平衡條件求出動力，得到鉤碼的數量；設一格的長度為L，根據杠桿平衡條件，求出B點施加的力，并確定其方向；
（4）杠桿的重心過支點，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響；
（5）當彈簧測力計傾斜拉杠桿時，力臂變短，根據杠桿的平衡條件分析拉力大小的變化。

（1）如圖甲所示，杠桿處于靜止狀態，此時杠桿處于平衡狀態；

（2）調節杠桿在水平位置平衡，目的是便于從杠桿上測量力臂，杠桿的右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動；

（3）設杠桿的一個小格為L，一個鉤碼重為G，由杠桿平衡條件得，2G×3L=nG×6L，n=1（個），所以應在杠桿右邊B處掛1個相同的鉤碼；由杠桿平衡的條件F1L1=F2L2可得，F1×5L=2×0.5N×3L；所以F1=0.6N，方向豎直向上；

（4）圖丙所示，在杠桿D點處掛上2個鉤碼，用彈簧測力計在C點處豎直向上拉使杠桿在水平位置處于平衡狀態，以彈簧測力計的拉力為動力F1′，鉤碼重力為阻力F，多次調整力和力臂的大小進行測量，發現：F1′L1′總是大于F2′L2′，其原因主要是杠桿的重心沒有通過支點，杠桿的自重對杠桿平衡有影響；

（5）當彈簧測力計的拉力F向右傾斜時，杠桿保持水平平衡，阻力和阻力臂一定，動力臂減小，根據杠桿平衡條件得到動力將增大，彈簧測力計的示數將逐漸增大。