Question

14．在“探究杠杆平衡条件的实验”中，小军同学现将刻度均匀的杠杆在水平位置调节平衡．如图甲所示，然后按照下面的实验步骤进行操作：
①当杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L和动力F的数据，绘制了L-F的关系图象．如图乙所示，请根据图象计算，当L为0.6m时，F为0.5N；在图丙中当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆将顺时针转动（选填“顺时针转动”或“逆时针转动”、“仍保持静止不动”）
②如图丁所示，已知每个钩码重0.5N，杠杆上每个小格长度为2cm，当弹簧测力计在C点斜上拉（与水平方向成30℃角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计示数的大小为3N

Answer 1

分析 ①由于此题中的阻力和阻力臂不变，故据杠杆的平衡条件分析即可解决；根据杠杆平衡条件判断是否平衡；
②当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）动力臂是$\frac{1}{2}$OC，根据杠杆的平衡条件求出弹簧测力计的读数．

解答 解：①由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F₁L₁=F₂L₂可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F₂L₂=F₁L₁=0.1m×3N=0.3N•m；
故若当L₁为0.6m时，F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{0.3N•m}{0.6m}$=0.5N；
设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：F_AL_A=F_BL_B，即4G×3L=F_B×2L，解得F_B=6G，需挂6个钩码；
若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格，则左侧4G×4L=16GL，右侧6G×3L=18GL，因为16GL＜18GL 杠杆不能平衡，右侧下沉，顺时针转动；
②当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于$\frac{1}{2}$OC=$\frac{1}{2}$×4×2cm=4cm；根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂得F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{4×0.5N×3×2cm}{4cm}$=3N．
故答案为：①0.5；顺时针转动；②3．

点评 此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时，要注意分析力和对应的力臂．