Question

8．物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)，小美和小麗再探有關(guān)杠桿平衡的問題
（1）如圖甲所示，要使杠桿在水平位置平衡，可將杠桿左端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)．
（2）如圖乙所示，調(diào)節(jié)平衡后，左側(cè)掛上鉤碼，在右側(cè)用彈簧測(cè)力計(jì)（圖中未畫出）拉杠桿，使其在水平位置平衡，為便于測(cè)量力臂，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向豎直向下．
（3）將杠桿調(diào)節(jié)至水平位置平衡，在左右兩側(cè)各掛如圖丙所示的鉤碼后，杠桿的左端下降．要使杠桿重新在水平位置平衡，如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置，只需將左側(cè)2個(gè)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下方即可．
（4）小麗還想探究當(dāng)動(dòng)力和阻力在杠桿同側(cè)時(shí)杠桿的平衡情況，于是她將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉，結(jié)果杠桿轉(zhuǎn)至豎直位置，如圖丁所示．小麗在A點(diǎn)施加一個(gè)始終水平向右的拉力F，卻發(fā)現(xiàn)無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡．你認(rèn)為原因是水平位置時(shí)動(dòng)力臂為零，杠桿無法平衡．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿的平衡條件可知，杠桿傾斜時(shí)，杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端，為使杠桿平衡，左、右兩端的螺母（或一端的螺母）要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié)．
（2）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離．由此分析為便于測(cè)量力臂，彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向；
（3）根據(jù)圖甲中左右兩側(cè)掛鉤碼后兩邊力與力臂的乘積大小，判斷杠桿的哪端下降；根據(jù)杠桿的平衡條件計(jì)算不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置時(shí)，掛鉤碼情況；
（4）分析F作用下其力臂變化情況，根據(jù)杠桿的平衡條件找到原因．

解答 解：（1）由圖示可知，杠桿的右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應(yīng)將左端的螺母或右端的螺母向左調(diào)節(jié)；
（2）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離．當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向與杠桿垂直時(shí)，拉力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離就是其力臂，這樣便于從杠桿上直接讀出力臂，由圖杠桿水平平衡時(shí)拉力方向應(yīng)豎直向下；
（3）若每個(gè)鉤碼重為G，杠桿上每格長(zhǎng)L，
由圖甲，左側(cè)力與力臂的乘積：5G×4L=20GL，
右側(cè)力與力臂的乘積：2G×3L=6GL，
因?yàn)椋?0GL＞6GL，所以杠桿左端下降；
如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置，若要杠桿平衡，左側(cè)取下n個(gè)鉤碼掛到右側(cè)，
則：（5-n）G×4L=（2+n）G×3L，
解得：n=2，即需將左側(cè)2個(gè)鉤碼掛到右側(cè)即可；
（4）由圖將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉，在A點(diǎn)施加一個(gè)始終水平向右的拉力F，當(dāng)杠桿拉到水平位置時(shí)F的力臂通過支點(diǎn)，即力臂為0，根據(jù)杠桿的平衡條件所以始終不能平衡．
故答案為：（1）左；（2）豎直向下；（3）左；左側(cè)2個(gè)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下方；（4）水平位置時(shí)動(dòng)力臂為零，杠桿無法平衡．

點(diǎn)評(píng) （1）杠桿調(diào)平的方法是：左端下沉向右調(diào)節(jié)平衡螺母，右端下沉向左端調(diào)節(jié)平衡螺母，先快后慢，使杠桿水平平衡．
（2）掌握杠桿平衡條件，并學(xué)會(huì)利用杠桿平衡條件分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題是解答此類題目的關(guān)鍵