Question

10．小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個（每個的質(zhì)量為50g）．

（1）如圖甲所示，在A位置上掛兩個相同鉤碼，應(yīng)該在B位置掛上3個同樣的鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，在水平位置平衡的目的是便于測量力臂．
（2）在探究杠桿平衡條件的實驗時，先在杠桿兩側(cè)掛鉤碼進(jìn)行實驗探究，再用彈簧測力計取代一側(cè)的鉤碼繼續(xù)探究，如圖乙所示，彈簧測力計的施力方向豎直向下時拉力最小，同時也便于正確測量力臂，此時最小拉力為1N．
（3）取下B位置的鉤碼，改用彈簧測力計拉杠桿的C點，彈簧測力計由位置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），測力計示數(shù)將先變小后變大．

Answer 1

分析 （1）設(shè)杠桿的一個小格為L，一個鉤碼重為G，根據(jù)杠桿平衡求出鉤碼的個數(shù)；在“探究杠桿平衡條件”的實驗，主要測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，而力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，因此當(dāng)力臂在水平方向時，與重力才剛好垂直；
（2）根據(jù)鉤碼個數(shù)和距離支點的格數(shù)，結(jié)合杠桿平衡條件進(jìn)行相關(guān)分析和計算；
（3）阻力和阻力臂不變時，動力臂減小，動力變大；動力臂變大，動力變�。�

解答 解：（1）設(shè)杠桿的一個小格為L，一個鉤碼重為G，
因為，F(xiàn)₁l₁=F₂l₂，
所以，2G×3L=nG×2L，
所以，n=3，所以在A處掛3個鉤碼；
杠桿只有在水平位置平衡時，杠桿本身才與豎直方向下的重力方向垂直，此時的力臂正好在杠桿上，是杠桿的長度，測量起來非常方便；
（2）動力作用點在C上，由于支點在中間，因此動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，此時力臂最大，力最小；
設(shè)杠桿上每格距離為L，1個鉤碼的重力，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=4L，拉力的力臂L_C=4L，
由F₁L₁=F₂L₂得，拉力的大小F=$\frac{G{L}_{動}}{{L}_{C}}$=$\frac{1N×4L}{4L}$=1N；
（3）由圖可知，OC為最長力臂，當(dāng)彈簧測力計由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，動力臂先變長后變短，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，測力計示數(shù)將先變小后變大．
故答案為：（1）3；便于測量力臂；（2）豎直向下；  1；（3）先變小后變大．

點評 杠桿在水平位置平衡時，彈簧測力計傾斜拉動杠桿還在水平位置平衡，阻力和阻力臂不變，動力臂變小，動力變大這是常見的一種題型．