Question

13．物理兴趣小组的同学，利用如图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件．

（1）如图1所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右（选填“左”或“右”）移动，将杠杆调在水平位置平衡的目的是为了方便测量力臂．
（2）实验中测得的数据如表所示，表格中漏填的数据为1N．

测量 序号	动力 F1/N	动力臂 l1/cm	阻力 F2/N	阻力臂 l2/cm
①	1	20	2	10
②	2	15	1.5	20
③	3	5		15

（3）有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”．这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中B
A．没有改变力的大小                    B．没有改变力的方向
C．没有改变力的作用点                  D．实验次数较少，结论具有偶然
（4）如图3所示，弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数将变大（选填：变大、变小或保持不变），其原因是动力臂变小．
（5）如图4所示，实验小组选用长1.6m、粗细均匀的一只金属杆，绕O点在竖直平面内自由转动，同时将一个“拉力--位置传感器”竖直作用在杆上，并使杠杆在水平位置始终保持平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图5所示．由图可知金属杆重10N．

Answer 1

分析 （1）探究杠杆平衡条件之前首先要调节杠杆在水平位置平衡，螺母向上翘的一端移动；
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首先调节杠杆在水平位置平衡，使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂．
（2）根据杠杆的平衡条件和第3次实验数据中的动力、动力臂、阻力臂，求出阻力；
（3）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂．
（4）杠杆在水平位置平衡，阻力、阻力臂不变，动力臂变小，动力变大．
（5）解决图表类的题目要充分利用表中数据，此题，杠杆是粗细均匀的一只金属杆，重心在杠杆的中点，当x为0.8m时，动力臂等于阻力臂，所以拉力等于杠杆的重力．

解答 解：（1）为了方便测量力臂，实验前，应首先对杠杆进行调节，若发现一端上翘，根据杠杆平衡的条件，将杠杆左、右两端的螺母向上翘的左端调节或一端的螺母向上翘的右端调节，直至杠杆在水平位置平衡．
（2）分析第3组数据：F₁L₁=F₂L₂，所以F₂=$\frac{{F}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{3N×5cm}{15cm}$=1N；
（3）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故选项A、C、D错误，选项B正确．
（4）弹簧测力计竖直拉和倾斜拉杠杆在水平位置平衡，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉动杠杆时，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力变大，所以弹簧测力计示数变大．
（5）粗细均匀的金属杆长为1.6m，则其重心在0.8m处，此处动力臂等于阻力臂，由杠杆平衡条件可知，拉力的大小即为金属杆的重，故重力为10N．
故答案为：（1）右；力臂；（2）1；（3）B；（4）变大；动力臂变小；（5）10．

点评 此题主要是探究杠杆的平衡条件，主要考查了对杠杆的调节及平衡条件的应用．
（1）杠杆在水平位置平衡，并且力竖直作用在杠杆上，力臂才在杠杆上．调节杠杆在水平位置平衡和调节天平平衡，操作是相同的，都是平衡螺母向上翘的一端移动．
（2）学会看图象是学物理的基本要求，象速度时间图象、路程时间图象等，要先看纵坐标轴、横坐标轴各表示什么，再顺着图象看懂表示的物理过程．