Question

小强在验证杠杆平衡条件的实验中
（1）实验前没有挂钩码和弹簧测力计时，发现杠杆左端高右端低，要使其在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向

 

调节，这一调节过程的目的是为了使杠杆的

 

对杠杆平衡不产生影响，这时杠杆重力的力臂为

 

．
（2）在图中，杠杆水平平衡后，小强调节左边钩码的个数和位置，使杠杆水平平衡时，测出F₁=1.2N，F₂=1.5N；OA=30cm，OB=20cm．他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中，发现F₁×OA和F₂×OB并不相等，从而认为杠杆的平衡条件不一定是F₁l₁=F₂l₂．小强的失误是

 

．
（3）在图中，若B处的钩码不变，小强将弹簧测力计由A处移到C（OC=10cm）处，施加一个竖直方向的力，使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应

 

，大小为

 

N．
（4）在图中，若B处的钩码不变，小强不用弹簧测力计，在A处挂

 

N的钩码，杠杆在水平位置仍然平衡．

Answer 1

分析：（1）杠杆左端高右端低，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．当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时，杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响．
（2）由图可见，拉力F₁的方向与杠杆不垂直，因此力臂不等于OA的长度，只有拉力方向与杠杆垂直时，拉力的力臂才等于支点到动力作用点的距离．
（3）当弹簧测力计从A处移到C处，支点位于动力和阻力的右侧，因此拉力的方向和钩码重力的方向相反，根据杠杆平衡条件就可以计算出拉力的大小．
（4）根据杠杆的平衡条件，计算出A处所挂钩码的重力．

解答：解：（1）杠杆重心左移应将平衡螺母向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零．
（2）图中，拉力F₁的方向与水平杠杆不垂直，只有力的方向与杠杆垂直时，力臂才能从杠杆上直接读出来，所以小强会得出错误的结论．
（3）由F₂=1.5N，OB=20cm，OC=10cm
根据杠杆的平衡条件：F₁?OC=F₂?OB
∴F₁=

F2?OB

OC

=

1.5N×20cm

10cm

=3N
由于支点不在动力和阻力中间，因此动力和阻力方向相反
∴拉力的方向竖直向上．
（4）由F₂=1.5N，OB=20cm，OA=30cm
根据杠杆的平衡条件：F?OA=F₂?OB
∴F=

F2?OB

OA

=

1.5N×20cm

30cm

=1N
故答案为：
（1）左（外）、重力、0；
（2）把OA当成了F₁的力臂（或把F₁的力臂弄错了）；
（3）竖直向上、3；
（4）1．

点评：本题考查了杠杆平衡的条件，在实验中我们应首先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；用弹簧测力计时，应注意竖直方向拉动测力计；杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂．