Question

实验桌上有如下实验器材：如图所示的一个带支架的杠杆、一个量程为0～1N的弹簧测力计、两个质量均为100g的钩码和两小段细绳（细绳质量不计）．请利用上述实验器材设计一个实验，证明“当把两个钩码挂在杠杆的A点处，用弹簧测力计的拉力作为动力，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的拉力跟这个拉力的力臂成反比”．（g 取10N/kg）
（1）在你所设计的实验中，如果用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图中的杠杆上标出弹簧测力计示数最大时B点的位置．
（2）写出主要实验步骤．

Answer 1

解：实验步骤：
①用细绳做成两个绳套，将一个绳套栓牢在杠杆的A点，记录阻力臂l_阻在表格中；在A点处挂2个钩码，计算出它的重力G，即为它的阻力F_阻并记录在表格中．
②在支点左侧施加一个力使杠杆在水平位置平衡，这个力向上，要使力臂在杠杆上，这个力要竖直向上，所以将另一个绳套拴在B点处，用弹簧测力计竖直向上拉B处绳套，使杠杆在水平位置平衡，记下弹簧测力计的示数F₁和动力臂L₁，记录在表格中．
③依次在C、D点的位置，仿照步骤②再做实验，分别记下弹簧测力计示数为F₂、F₃和L₂、L₃，并记录在表格中．

实验次数	1	2	3
L阻/cm
F阻/N
L动/cm
F动/N

分析：求出两个钩码在重力作为阻力，设杠杆一个小格为L，又知道弹簧测力计的量程是1N，先确定动力臂的大小，确定B的位置即最小动力臂，阻力臂和阻力不动时，增大动力臂，可以探究“当把两个钩码挂在杠杆的A点处，用弹簧测力计的拉力作为动力，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的拉力跟这个拉力的力臂成反比”．
点评：本题知道两个钩码的质量求出两个钩码的重力为2N，知道阻力臂、和拉力最大值，根据杠杆平衡条件求出最小的动力臂，这是关键．