Question

18．物理兴趣小组的同学，利用如图所示的装置，来“探究杠杆的平衡条件”．
（1）在实验前应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于测量力臂；若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向右 （填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡．
（2）调节完毕后，当在杠杆B点挂3个质量相同的钩码，如图乙所示，那么在杠杆的D点挂4  个质量相同的钩码，才能使杠杆恢复在水平位置平衡．使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于测量力臂．当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格，那么杠杆不能（填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡．
（3）实验中若不在D点挂钩码，而在杠杆的A点或C点使用弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡，为使弹簧测力计的示数最小，应使弹簧测力计挂在A点，且拉力的方向是竖直向上（垂直杠杆向上）； 杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的拉力对杠杆不做  （填“不做”或“做”）功．

Answer 1

分析 （1）探究杠杆平衡条件时，杠杆在水平位置平衡，消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
调节杠杆平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）设一个钩码重为G，杠杆一个小格是L，根据杠杆平衡条件判断在D点挂钩码的数量；
杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小；
根据杠杆平衡条件判断是否平衡．
（3）阻力和阻力臂一定时，要使动力最小，动力臂要最大，在D点施加一个竖直向上的力，根据杠杆平衡条件求出拉力大小；
力学中做功的两个必要条件：一是物体要受力的作用；二是物体要在力的方向上通过一定的距离，据此进行分析．

解答 解：
（1）实验时使杠杆在水平位置平衡，是使杠杆的重心落在支点上，消除杠杆重力对实验的影响；
若开始实验前发现左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动；
（2）一个钩码的重力为G，设杠杆一个小格代表L，
根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可得：
3G×4L=nG×3L，
解得：n=4；
使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，这样做的好处是便于测量力臂；
当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格，
则杠杆左端：F₁L₁=3G×3L=9GL，
杠杆右端：F₂L₂=4G×2L=8GL，
则F₁L₁≠F₂L₂，即杠杆不能在水平位置保持平衡；
（3）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知：在阻力和阻力臂一定时，要使动力最小，动力臂要最大；
由图可知：在杠杆的A点或C点中A点的力臂最长，则施加的力最小，拉力方向竖直向上；
杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计没有移动距离，所以弹簧测力计的拉力对杠杆不做功．
故答案为：（1）便于测量力臂；右；（2）4；便于测量力臂；不能；（3）A；竖直向上（垂直杠杆向上）；不做．

点评 本题考查了杠杆平衡条件的实验及其应用，关键是分析出杠杆所受的力及对应的力臂，将已知条件代入便可；力竖直作用在杠杆上，力臂最长，力最小．