Question

15．小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中．

实验 次数	动力 F1 /N	动力臂 l1 /cm	阻力 F2 /N	阻力臂 l2 /cm
1	2.0	5	1.0	10
2	2.0	10	2.0	10
3	3.0	10	2.0	15

（1）杠杆在支架上的状态如图1所示，此时应把平衡螺母向左（填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持其水平并静止．这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量力臂．
（2）小明在杠杆两边挂钩码（每个钩码相同），不断改变动力或动力臂的大小，调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆重新平衡，记录数据如上表．分析表中的数据，得出杠杆的平衡条件是F₁L₁=F₂L₂．
（3）在图2，杠杆质量不计，杠杆每格的距离均相等．当A处挂4个钩码，在B处挂3个钩码时，杠杆在水平位置仍然平衡；若A、B两处的钩码均向支点O移动两格后，杠杆将向右（填“左”或“右”）端倾斜．
（4）在图3，A处钩码重2N，在C处用弹簧测力计斜向下拉．当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数将大于（填“大于”、“等于”或“小于”）3N．

Answer 1

分析 （1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；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）杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
（3）设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，根据杠杆平衡条件求出钩码数量；
力和力臂的乘积大的一端下沉；
（4）当弹簧测力计斜着拉时，其力臂小于杠杆长，根据杠杆平衡条件分析出答案．

解答 （1）由图可知，杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；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．
（2）从实验表格中可知，三次实验数据都满足：动力×动力臂=阻力×阻力臂．（或F₁L₁=F₂L₂）．
（3）设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，所以4G×3L=nG×4L，所以n=3（个）；
若A、B两处的钩码均向支点O移动两格后，则有4G×L＜3G×2L，所以杠杆右端下沉；
（4）当弹簧测力计在图3所示的C位置竖直向下拉时，根据杠杆平衡条件得，2N×3L=F×2L，则拉力应该是3N；斜向下拉时，阻力和阻力臂一定，动力臂变小，所以动力变大，故当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数将大于3N．
故答案为：
（1）左；水平；力臂；
（2）F₁l₁=F₂l₂；
（3）3；右；
（4）大于．

点评 （1）调节杠杆在水平位置平衡和调节天平横梁平衡的操作方法是相同的，都是将平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）杠杆平衡条件，在杠杆平衡问题中有广泛的应用，一定要熟练掌握．