Question

17．物理实验复习时，小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题
（1）如图甲所示，要使杠杆在水平位置平衡，可将杠杆左端的平衡螺母向左调节．
（2）小美在左右两侧各挂如图乙所示的钩码后，杠杆的左端下降．要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下方即可．
（3）小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图丙所示．小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡．你认为原因是水平位置时动力臂为零，杠杆无法平衡．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆的平衡条件可知，杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，为使杠杆平衡，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节．（2）根据图甲中左右两侧挂钩码后两边力与力臂的乘积大小，判断杠杆的哪端下降；根据杠杆的平衡条件计算不改变钩码总数和悬挂点位置时，挂钩码情况；
（3）分析F作用下其力臂变化情况，根据杠杆的平衡条件找到原因；

解答 解：（1）由图示可知，杠杆的右端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将左端的螺母或右端的螺母向左调节；
（2）若每个钩码重为G，杠杆上每格长L，
由图甲，左侧力与力臂的乘积：5G×4L=20GL，
右侧力与力臂的乘积：2G×3L=6GL，
因为：20GL＞6GL，所以杠杆左端下降；
如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，左侧取下n个钩码挂到右侧，
则：（5-n）G×4L=（2+n）G×3L，
解得：n=2，即需将左侧2个钩码挂到右侧即可；
（2）由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时F的力臂通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡．
故答案为：（1）左；（2）左；左侧2个钩码取下挂到右侧钩码下方；（3）水平位置时动力臂为零，杠杆无法平衡．

点评 （1）杠杆调平的方法是：左端下沉向右调节平衡螺母，右端下沉向左端调节平衡螺母，先快后慢，使杠杆水平平衡．
（2）掌握杠杆平衡条件，并学会利用杠杆平衡条件分析实验中出现的问题是解答此类题目的关键．