Question

小风做“探究杠杆的平衡条件”这个实验，他在实验中选择了一根50cm长的杠杆，杠杆上每一小格的长度为5cm．调节平衡螺母，使杠杆在________平衡，此时杠杆重力的力臂为________．试验台上总共只有6个相同的钩码，小风在杠杆左边第二格上挂了3个钩码（如图所示），若想使杠杆平衡，可能的方法是在________．（填一种方法即可）

Answer 1

水平    0    B点挂3个钩码（或C点挂2个钩码）
分析：（1）选取杠杆的水平平衡状态下进行实验，因为钩码的拉力方向竖直向下，作用点在杠杆上，支点到力的作用点距离等于力臂；此时杠杆的重心在支点上，杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；
（2）利用杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂进行计算．
解答：（1）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；杠杆重心在支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；
（2）假设每个钩码重1N，则图示的杠杆左端：动力×动力臂=3N×10cm=30N?cm，因此右端必须满足阻力×阻力臂=30N?cm，杠杆才平衡；
钩码总数量有6个，已经使用了3个，因此只有三个钩码供选择：
①当挂1个钩码时，阻力=1N，阻力臂=30cm，距支点6个小格，杠杆长度不够，不可行；
②当挂2个钩码时，阻力=2N，阻力臂=15cm，距支点3个小格，C点符合要求；
③当挂3个钩码时，阻力=3N，阻力臂=10cm，距支点2个小格，B点符合要求．
故答案为：水平位置、0、B点挂3个钩码（或C点挂2个钩码）．
点评：（1）当杠杆支点两端有多个力和力臂时，杠杆的平衡条件关系式可以写成：F₁₁L₁₁+F₁₂L₁₂+…=F₂₁L₂₁+F₂₂L₂₂+…；
（2）本题最后一问可以采取多点悬挂钩码，使杠杆平衡，同学们可以自行计算．