Question

4．某同学在中药房看到售货员使用的杆秤，对此产生了兴趣，杆秤的平衡条件是什么？于是他利用下图装置进行模拟探究．

（1）在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示．为使杠杆在水平位置平衡，可只将杠杆左端螺母向右（选填“左”或“右”）边旋一些．
（2）杠杆调好后，第一组同学按图乙进行实验，请在图乙中画出F₁的力臂及阻力F₂．第二组同学按图丙进行实验．同学们讨论后一致认为第二组实验更合理，理由是便于测量力臂．
（3）按图丙实验时，得到的数据见表格．由此他总结出杠杆的平衡条件是F₁L₁=F₂L₂．

次数	F1/N	l1/cm	F2/N	l2/cm
1	1	8	2	4
2	2	8	1	16
3	2	12	3	8

（4）若杆秤的秤砣质量为100g（忽略杆秤自重及秤盘质量），秤盘悬挂点距离支点为l₁，秤杆上最大的刻度标记距离支点为l₂，且l₁：l₂=1：3．则此杆秤的最大称量是300g．

Answer 1

分析 （1）在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端调节；
（2）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此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；
（3）根据力与力臂的乘积，最终可得出杠杆的平衡条件；
（4）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂进行计算．

解答 解：（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；
（2）F₁的力臂及阻力F₂如下图：

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，因此丙实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，便于测量力臂；
（3）分别计算动力和动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积，可以发现杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F₁L₁=F₂L₂．
（4）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知，m×L₁=100g×L₂；且L₁：L₂=1：3，解得m=300g
故答案为：（1）右；（2）如图所示；便于测量力臂；（3）F₁L₁=F₂L₂；（4）300．

点评 本题考查了杠杆平衡的条件，杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便直接读出力臂．