Question

如圖1所示，某小組研究“杠桿的平衡條件”，器材：有刻度的杠桿、若干個相同的鉤碼、彈簧測力計等，O為杠桿的支點．

（1）實驗前，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在

 

位置平衡．這樣做的目的是

 

，調(diào)節(jié)時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏低，則將左端螺母向

 

調(diào)節(jié)．
（2）某實驗小組記錄兩組數(shù)據(jù)如下：

實驗序號	動力F1/N	動力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	2	20	1	10
2	1	8	2	4

根據(jù)分析，這組數(shù)據(jù)中，實驗序號為

 

（選填：“1”或“2”）的一組肯定有錯誤．檢查發(fā)現(xiàn)是測量動力臂時讀錯了，動力臂的實際值比記錄值

 

（選填：大或小）．
（3）如圖2所示，彈簧測力計在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動杠桿，仍使杠桿在水平位置保持平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將

 

（選填：變大、變小或保持不變），其原因是

 

（4）某次實驗中，若采取如圖3所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置保持平衡（杠桿上每格等距），但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式，這主要是以下哪種原因

 

A．一個人無法獨立操作　 B．需要使用太多的鉤碼
C．力臂與杠桿不重合　　 D．力和力臂數(shù)目過多
（5）如圖4所示，實驗小組選用長1.6m、粗細(xì)均勻的一只金屬桿，繞O點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，同時將一個“拉力--位移傳感器”豎直作用在桿上，并使杠桿在水平位置始終保持平衡．該傳感器顯示其拉力F與作用點到O點距離x的變化關(guān)系如圖所示．由圖可知金屬桿重

 

N．
（6）物理課本中有這樣一句話“托盤天平是支點在中間的等臂杠桿，天平平衡時砝碼的質(zhì)量等于被測物體的質(zhì)量”．實際上使用天平經(jīng)常同時用到砝碼和游碼，此時被測物體的質(zhì)量應(yīng)

 

砝碼的質(zhì)量（填“大于”“小于”或“等于”）．
（7）如圖5所示的案秤是個不等臂杠桿，請你根據(jù)杠桿的平衡條件，說明用幾個不重的砝碼就能平衡盤中重得多的貨物的道理

 

．

Answer 1

分析：（1）在實驗中，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣重心恰好通過支點，可以避免杠桿自身重力對平衡的影響，同時也便于測量力臂；
在調(diào)節(jié)時，應(yīng)將平衡螺母向較高的一端移動；
（2）（3）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂進(jìn)行分析；
（4）若在杠桿的不同點掛鉤碼，則杠桿所受的力和力臂增多，會給分析帶來不便；
（5）已知金屬桿長度，且質(zhì)地均勻，其重心在中點上，將圖示拉力F與作用點到O點距離x的變化關(guān)系圖賦一數(shù)值，代入杠桿平衡條件求出金屬桿重力；
（6）天平的讀數(shù)等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對的刻度值；
（7）根據(jù)杠桿的平衡條件，在阻力和阻力臂不變的情況看下，動力臂越長，越省力．

解答：解：（1）實驗前，為消除杠桿自身重力對杠桿平衡的影響，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣也便于測量力臂；
杠桿左端偏低，則右端偏高，應(yīng)將左端或右端的螺母向右調(diào)節(jié)；
（2）序號1中，F(xiàn)₁L₁=2N×20cm=40N?cm；F₂L₂=1N×10cm=10N?cm，左右兩邊力和力臂的乘積不相等，不符合杠桿的平衡條件，所以這一組肯定有錯誤；
根據(jù)杠桿的平衡條件：
F₁L₁=F₂L₂
2N×L₁=1N×10cm
解得L₁=5cm
可見動力臂的實際值比記錄值小；
（3）彈簧測力計在C處由豎直向上逐漸向右傾斜拉動杠桿的過程中，阻力和阻力臂不變，動力臂減小所以動力將變大，測量計的示數(shù)變大；
（4）由圖3知，左端三處掛有鉤碼，這樣便增加了力及對應(yīng)的力臂，分析起來復(fù)雜，會給探究過程帶來不便，應(yīng)選D；
（5）金屬桿重心在中心上，阻力臂為L₂=0.8m，取圖象上的一點F=20N，L₁=0.4m，
根據(jù)杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，
FL₁=GL₂
∴20N×0.4m=G×0.8m
解得：G=10N
（6）天平平衡時，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對的刻度值，所以物體的質(zhì)量大于砝碼的質(zhì)量；
（7）由圖6知，砝碼盒對橫梁拉力的力臂遠(yuǎn)大于物體對橫梁壓力的力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件：G_物L_物=G_碼L_碼，用幾個不重的砝碼就能平衡盤中重得多的貨物．
故答案為：（1）水平；可以消除杠桿自身重力的影響，且便于測量力臂；（2）右；（3）該力的力臂變短了；（4）D；（5）10；（6）大于；（7）砝碼對橫梁拉力的力臂遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體對橫梁壓力的力臂．

點評：此題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，注意實驗中一些細(xì)節(jié)問題，例如調(diào)節(jié)杠桿平衡的方法，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的原因；同時要掌握杠桿平衡條件，根據(jù)其進(jìn)行有關(guān)的分析；并能夠利用其解釋實際生活中的有關(guān)問題．