Question

3．用一根每格等距的均勻杠桿進行了“探究杠桿平衡條件”的實驗：
（1）首先調(diào)整杠桿兩端的平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是為了便于測量力臂．
（2）在杠桿的兩側(cè)分別掛上若干個重為0.5N的鉤碼，完成了如圖1所示的三次實驗：
（3）根據(jù)圖1實驗中觀察到的現(xiàn)象和記錄到的數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是：F₁×L₁=F₂×L₂．
（4）將圖1丙左端兩個鉤碼取下，在C處用已調(diào)好的彈簧測力計拉杠桿，使杠桿仍保持水平平衡，此時發(fā)現(xiàn)彈簧測力計示數(shù)為1.5N，請指出此現(xiàn)象的原因是拉力的方向不是豎直向上．
（5）將一支鉛筆用塑料尺的邊緣支在水平位置上平衡，如圖2所示．根據(jù)上述（3）的結(jié)論可以判斷鉛筆A、B兩段A段重（選填“一樣重”、“A段重”或“B段重”）
（6）在（4）的實驗中，如果彈簧測力計對C點的拉力與杠桿的夾角是30°，則彈簧測力計的示數(shù)為2N．

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，看F₁×L₁與F₂×L₂有什么關(guān)系，從而得出結(jié)論；
（4）杠桿在水平位置平衡，阻力、阻力臂不變，動力臂變小，動力變大；
（5）先根據(jù)杠桿平衡的條件分析力臂與力的關(guān)系，然后根據(jù)圖1，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鉤碼的個數(shù)越少時，其力臂就越長．由此可判斷出哪個重；
（6）當(dāng)彈簧測力計在A點斜向上拉（與水平方向成30°角）動力臂是$\frac{1}{2}$OC，根據(jù)杠桿的平衡條件彈簧測力計的示數(shù)．

解答 解：（1）力臂等于支點到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來；
（3）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，杠桿平衡時，動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F₁×L₁=F₂×L₂．
（4）彈簧測力計拉力的方向不是豎直向上拉動杠桿在水平位置平衡，阻力和阻力臂不變，彈簧測力計傾斜拉動杠桿時，動力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件，動力變大，所以彈簧測力計示數(shù)變大；
（5）根據(jù)杠桿平衡的條件可知，力臂越短，力越大；因此鉛筆的左右兩邊的力臂不同，而b圖更加說明力臂越小，作用力越大，因此鉛筆較粗的一端力臂小，故粗的一端較重，即A段重；
（6）當(dāng)彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30°角）杠桿，此時動力臂等于$\frac{1}{2}$OC=$\frac{1}{2}$×6L=3L；
根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=GL₂得F₁×3L=4×0.5N×3L，F(xiàn)₁=2N．
故答案為：（1）水平；便于測量力臂；（3）F₁×L₁=F₂×L₂；（4）拉力的方向不是豎直向上；（5）A段重；（6）2．

點評 此題主要考查學(xué)生對于杠桿平衡條件的理解，解題的關(guān)鍵是理解力臂的概念，它是指從支點到力的作用線的距離．