Question

【題目】探究“杠桿平衡條件”。

（1）如圖甲中，要使杠桿在水平位置平衡，可將杠桿左端的平衡螺母向_______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)。

（2）杠桿在水平位置平衡，在杠桿兩端不同位置掛上不同數(shù)量的鉤碼，使杠桿再次在水平位置平衡。改變鉤碼的數(shù)最和所掛的位置再做幾次實驗二收集的數(shù)據(jù)如下表所示，分析表中數(shù)據(jù)可得：_______。

（3）圖乙中，在杠桿A點掛兩個鉤碼，同時在杠桿D點掛_______個鉤碼，杠桿仍能在水平位置平衡。

【拓展】如圖丙所示，甲、乙為由不同物質(zhì)制成的等體積的兩種實心球，此時杠桿在水平位置平衡（掛盤和細(xì)線的質(zhì)量忽略不計）。則杠桿左右兩邊的力臂之比為_______，把甲、乙兩球分別放入盛有15mL水的兩個量筒中，靜止后如圖丁所示，乙球受到的浮力為_______N，甲球的密度為_______g/cm3．（g=10N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3）

Answer 1

【答案】 左 動力×動力臂=阻力×阻力臂 3 4：5 0.08 1.6

【解析】（1）調(diào)節(jié)杠桿的平衡時，應(yīng)將平衡螺母向較高一側(cè)調(diào)節(jié)，由圖甲知道，杠桿左高右低，所以應(yīng)將兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；

（2）由表格中數(shù)據(jù)知道，動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，所以得出杠桿平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；

（3）設(shè)一個鉤碼的重力是G，杠桿一個小格代表L，設(shè)在D點掛n個鉤碼，故由杠桿平衡條件F1 L1 =F2 L2 知道：2G×6L=nG×4L，所以n=3；

拓展：設(shè)杠桿上一個小格是L，由圖知道，杠桿左邊的力臂是4L，右邊的力臂是5L，所以杠桿左右兩邊的力臂之比是：L左：L右=4L：5L=4：5；

由圖丁知道，放入乙球后水的體積是23ml，所以乙球受到的浮力是：

F浮=ρ液gV排=1×103 kg/m3 ×10N/kg×（23-15）×10-6 m3 =0.08N；

根據(jù)杠桿平衡條件知道，（2m甲+m乙）×4L=（m甲+2m乙）×5L，即m甲=2m乙；

因為乙球在量筒中漂浮，即G乙=m乙g=F浮=0.08N，所以m乙=0.08N/10N/kg=0.008kg，

又因為m甲=2m乙=2×0.008kg=0.016kg=16g，

所以甲球的密度是：ρ甲=m甲/V甲=16g/25cm315cm3=1.6g/cm3