Question

10．小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)（每個(gè)的質(zhì)量為50g）．

（1）如圖甲所示，在A位置上掛兩個(gè)相同鉤碼，應(yīng)該在B位置掛上3個(gè)同樣的鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，在水平位置平衡的目的是便于測(cè)量力臂．
（2）在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在杠桿兩側(cè)掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，再用彈簧測(cè)力計(jì)取代一側(cè)的鉤碼繼續(xù)探究，如圖乙所示，彈簧測(cè)力計(jì)的施力方向豎直向下時(shí)拉力最小，同時(shí)也便于正確測(cè)量力臂，此時(shí)最小拉力為1N．
（3）取下B位置的鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿的C點(diǎn)，彈簧測(cè)力計(jì)由位置1逐漸轉(zhuǎn)至位置2的過程中，桿杠在水平位置始終保持平衡（如圖丙），測(cè)力計(jì)示數(shù)將先變小后變大．

Answer 1

分析 （1）設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L，一個(gè)鉤碼重為G，根據(jù)杠桿平衡求出鉤碼的個(gè)數(shù)；在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)，主要測(cè)量的量有兩端力的大小，和力臂的長短．這里的力是鉤碼的重力，方向是豎直向下的，而力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，因此當(dāng)力臂在水平方向時(shí)，與重力才剛好垂直；
（2）根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)和距離支點(diǎn)的格數(shù)，結(jié)合杠桿平衡條件進(jìn)行相關(guān)分析和計(jì)算；
（3）阻力和阻力臂不變時(shí)，動(dòng)力臂減小，動(dòng)力變大；動(dòng)力臂變大，動(dòng)力變�。�

解答 解：（1）設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L，一個(gè)鉤碼重為G，
因?yàn)�，F(xiàn)₁l₁=F₂l₂，
所以，2G×3L=nG×2L，
所以，n=3，所以在A處掛3個(gè)鉤碼；
杠桿只有在水平位置平衡時(shí)，杠桿本身才與豎直方向下的重力方向垂直，此時(shí)的力臂正好在杠桿上，是杠桿的長度，測(cè)量起來非常方便；
（2）動(dòng)力作用點(diǎn)在C上，由于支點(diǎn)在中間，因此動(dòng)力的方向與阻力的方向相同，為了方便讀出力臂，力的方向與杠桿垂直，因此拉力的方向應(yīng)豎直向下，此時(shí)力臂最大，力最��；
設(shè)杠桿上每格距離為L，1個(gè)鉤碼的重力，G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N；由圖可知，鉤碼的總重力G=0.5N×2=1N，力臂L_動(dòng)=4L，拉力的力臂L_C=4L，
由F₁L₁=F₂L₂得，拉力的大小F=$\frac{G{L}_{動(dòng)}}{{L}_{C}}$=$\frac{1N×4L}{4L}$=1N；
（3）由圖可知，OC為最長力臂，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，動(dòng)力臂先變長后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可知，測(cè)力計(jì)示數(shù)將先變小后變大．
故答案為：（1）3；便于測(cè)量力臂；（2）豎直向下；  1；（3）先變小后變大．

點(diǎn)評(píng) 杠桿在水平位置平衡時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉動(dòng)杠桿還在水平位置平衡，阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂變小，動(dòng)力變大這是常見的一種題型．