Question

7．小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實驗：

（1）實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時發現杠桿停在如圖甲所示的位置．小明將左端的平衡螺母向右端，小紅認為也可以將右端的平衡螺母向右調（選填“右”或“左”），使杠桿在水平位置平衡．
（2）在杠桿的兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，如圖乙所示，并測出力臂，多次實驗并把數據記錄在表格中．

次數	F1/N	L1/cm	F2/N	L2/N
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	3	15	3	10

實驗時杠桿在水平位置平衡的目的是：便于測量力臂．
（3）小紅將圖乙中杠桿兩側的鉤碼各取下一個，杠桿會左側下降（選填“右側下降”或“左側下降”）．
（4）小明想用杠桿測出一物體的重（約為10N），他添加了一個彈簧測力計（0∽5N）做了以下的實驗：
①簡述主要測量步驟
實驗步驟：a．把被測物體掛在杠桿右側A處（如圖丙所示）．
b．用彈簧測力計在杠桿右側大于2倍OA的B處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，讀出拉力F．
c．分別用刻度尺測出OA、OB的長L₁、L₂．
②物體重力的計算表達式：G=$\frac{F{L}_{2}}{{L}_{1}}$（用測量的物理量符號表示）．

Answer 1

分析 （1）杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，調節平衡螺母應使杠桿重心右移；
（2）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．實驗時，如果只用一組數據得到結論，偶然性太大，因此應獲取多組實驗數據歸納出物理規律；
（3）當左右兩側力與力臂的乘積不相等時，杠桿會轉動，直到在新的位置找到平衡；
（4）利用杠桿平衡條件分析．

解答 解：（1）杠桿左端下沉，應將杠桿重心向右移，所以應將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調節；
（2）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來；
（3）根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：
杠桿在水平位置平衡時：左邊=3G×2L=6GL；
右邊=2G×3L=6GL；
如果在兩側鉤碼下再各取下一個相同的鉤碼后：左邊=2G×2L=4GL；
右邊=G×3L=3GL；
杠桿不再水平平衡，左邊會下沉．
（4）①b、把乙物體掛在杠桿右側A點，用彈簧測力計在杠桿右側大于2倍OA的B處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，讀出拉力F；
c、分別用刻度尺測出OA、OB的長L₁、L₂；
②根據杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得，G×L₁=FL₂，故物體重力G=$\frac{F{L}_{2}}{{L}_{1}}$．
故答案為：（1）右；（2）便于測量力臂；（3）左側下降；（4）①b．右側大于2倍OA的B處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，讀出拉力F；c．OA、OB的長L₁、L₂；②$\frac{F{L}_{2}}{{L}_{1}}$．

點評 此題是探究杠桿平衡條件的實驗，從杠桿的調平、實驗的操作、數據的分析、結論的得出等方面進行了考查．