Question

4．小明在探究杠桿平衡條件的實驗中，所用杠桿質(zhì)量分布均勻，每個鉤碼質(zhì)量均為50g．

（1）實驗前沒有掛鉤碼時，發(fā)現(xiàn)杠桿右端高，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端的螺母向右調(diào)節(jié)．調(diào)節(jié)平衡后，如圖甲所示，在杠桿的左邊A處掛四個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿右端B處掛同樣的鉤碼3個．若將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時向支點O靠近1格，那么杠桿右（選填“左”或“右”）端將會下沉．
（2）實驗中小明發(fā)現(xiàn)用圖乙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置平衡，但老師建議不宜采用這種方式，其主要原因為C．
A．一個人無法獨立操作                    B．不方便測量力臂
C．力和力臂數(shù)目過多，不易得出結(jié)論        D．杠桿受力不平衡
（3）完成實驗后小明突發(fā)奇想，想利用該杠桿（重心始終位于O點）制作一個可以直接測量質(zhì)量的“桿秤”．
①如圖丙所示，以杠桿上的A點為支點，當(dāng)在C位置掛3個鉤碼，杠桿在水平位置剛好平衡，則該杠桿的質(zhì)量100g．然后小明將C位置的3個鉤碼取下，掛到右側(cè)作為“秤砣”．
②為了將該“桿秤”的零刻度線標在A位置處，小明應(yīng)在圖丙C位置處裝配一質(zhì)量為150g的吊盤．
③接著小明在圖丁的D位置標記上該“桿秤”能測的最大質(zhì)量600g，并將其它質(zhì)量數(shù)均勻標記在AD之間的刻度線上，完成“桿秤”的制作．
④小紅用小明制作好的“桿秤”測一物體的質(zhì)量，不留意只將兩個鉤碼作為“秤砣”來使用，則小紅的測量結(jié)果會偏大（選填“偏小”、“依然準確”或“偏大”）．

Answer 1

分析 （1）在在調(diào)節(jié)杠桿平衡時，應(yīng)將平衡螺母向較高的一端傾斜．根據(jù)杠桿平衡條件求出B處掛鉤碼的個數(shù)來和杠桿的偏轉(zhuǎn)方向；根據(jù)杠桿平衡條件判斷是否平衡；
（2）研究杠桿的平衡，需要有動力和阻力但力多了增加了難度，且不易得出結(jié)論；
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件求解．

解答 解：（1）杠桿右高，應(yīng)將杠桿向右端調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；
設(shè)杠桿的分度值為L，一個鉤碼的重為G，根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，nG×2L=2G×3L，所以n=3（個）；
將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時向支點O靠近1個格，則杠桿左端：F₁L₁=4G×2L=8GL，杠桿右端：F₂L₂=3G×3L=9GL，故右端下沉；
（2）實驗中小明的實驗方式要考慮杠桿的重力對實驗的影響，增大了實驗的難度，力和力臂數(shù)目過多，不易得出結(jié)論，故選C；
（3）①以杠桿上的A點為支點，當(dāng)在C位置掛3個鉤碼，杠桿在水平位置剛好平衡，設(shè)杠桿的質(zhì)量為m，則：3m_鉤碼g2L+$\frac{1}{5}$mgL=$\frac{4}{5}$mg4L；解得：m=2m_鉤碼=2×50g=100g；
②為了將該“桿秤”的零刻度線標在A位置處，由①可知，小明應(yīng)在圖丙C位置處裝配的吊盤的質(zhì)量應(yīng)等于三個鉤碼的質(zhì)量，即150g；
③小明在圖丁的D位置掛上3個鉤碼后，設(shè)物體的最大質(zhì)量為m'，由杠桿的平衡條件可知：m'g2L=3m_鉤碼g8L，解得：m'=12m_鉤碼=12×50g=600g；
④小紅用小明制作好的“桿秤”測一物體的質(zhì)量，不留意只將兩個鉤碼作為“秤砣”來使用，則秤砣的質(zhì)量減小，阻力減小，由杠桿的平衡條件可知阻力臂變大，讀數(shù)變大．
故答案為：（1）右；3；右；（2）C；（3）①100；②150；③600；④偏大．

點評 杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，減小了杠桿的自重對實驗的影響，便于測量力臂．