Question

9．在“研究杠杆平衡条件”的实验时：

（1）在调节杠杆平衡的过程中，发现杠杆的右端翘起，如图1所示，则应将左端的螺母向右（选填“左”或“右”）调节．使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是在杠杆上直接读出力臂的值．
（2）甲同学把作用在杠杆左端的钩码的重力作为动力，作用在杠杆右端的钩码的重
力作为阻力，按照正确的操作步骤，进行了三次实验（见如图3），当杠杆平衡时，测得的实验数据如表所示：（杠杆上每小格表示5厘米，每个钩码重为1牛顿）

实验序号	动力F1（牛）	动力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	1	10	2	5
2	2	15	3	10
3	4

（a）请在如表中，帮助该同学将第3次实验数据完整地填入表格内．
（b）通过比较动力乘动力臂和阻力乘阻力臂的值，可得出的初步结论是：在杠杆平衡时，动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂．
（3）有一位同学用这个杠杆按照如图2那样做实验．调整左边钩码的个数和悬挂位置，使杠杆平衡，读出弹簧秤的示数F₁，钩码重F₂，以及由支点到这两个力的作用点的距离OA、OB．他将所得数据直接代入杠杆的平衡条件数学式中，发现  F₁•OA和 F₂•OB两者并不相等．请帮助这位同学分析问题所在：
弹簧测力计没有沿竖直方向拉，OA不是F₁对应的力臂．

Answer 1

分析 （1）杠杆右端翘起，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（2）①根据图3第3次实验中钩码的数量和位置进行解答；
③计算F₁L₁和F₂L₂得出杠杆的平衡条件；
（3）理解力臂概念，支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂；OA大于F₁的力臂L₁，L₂=OB，因F₁L₁=F₂L₂，所以F₁•OA＞F₂•OB．

解答 解：
（1）杠杆右端翘起，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节，使杠杆在水平位置平衡；
当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（2）（a）杠杆上每小格表示5cm，每个钩码重为1N，由图3的第3次实验可知：动力臂为5cm，阻力为1N，阻力臂为20cm；
（b）根据表中数据可知，F₁L₁和F₂L₂的乘积相等，可得出结论为，杠杆平衡时，F₁L₁=F₂L₂；
（3）因杠杆处于平衡状态，F₂L₂=F₁L₁，又因水平，L₂=OB，而F₁斜向下拉，L₁为O点到F₁作用线垂直距离，使得L₁＜OA，所以F₁•OA＞F₂•OB．
故答案为：（1）右；水平； 在杠杆上直接读出力臂的值；
（2）（a）5；1；20；动力乘动力臂；（b）阻力乘阻力臂；在杠杆平衡时，动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂；
（3）弹簧测力计没有沿竖直方向拉，OA不是F₁对应的力臂．

点评 此题是探究杠杆平衡条件实验，考查了杠杆的调节及对实验数据的分析，同时考查了对杠杆平衡条件的应用．