Question

1．在“探究杠杆平衡条件”实验中

（1）实验前出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向右调（选填“左”或“右”）．使杠杆在水平位置平衡的目的是消除杠杆自身重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂．
（2）实验过程中出现乙图所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时可将右边的钩码向右移动2格．（写出具体操作过程，左边钩码不动）
（3）图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将顺时针转动（选填“保持水平平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”）
（4）小星同学的实验如图丙所示，实验中始终保持杠杆右端动力作用点的位置在A点，多次改变动力的方向（即改变支点和动力作用点的连线OA跟动力作用线的夹角θ），用弹簧测力计测出每次动力的大小．下表是他记录的实验数据．

实验次数	1	2	3	4	5
动力的方向（θ）	30°	45°	90°	135°	150°
动力的大小	4N	2.8N	2N	2.8N

①第5次实验中，动力F₅的大小应为4N．
②分析表中的数据可知：支点和动力作用点的连线跟动力作用线的夹角越接近90°（填角度的大小）杠杆越省力．
③如果撤去A点的力，在C点用一弹簧测力计使杠杆水平平衡，则作用在C点的最小拉力的大小是3N，方向是竖直向上．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆的平衡条件可知，杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；
为了消除杠杆自身重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡．
（2）利用杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂计算出右边的钩码所挂的位置，然后与现在的位置右边4格作比较，得出钩码应向右移动的格数．
（3）杠杆是否平衡，取决于两边力和力臂的乘积是否相等，若F₁L₁=F₂L₂，杠杆平衡；若F₁L₁≠F₂L₂，杠杆就不平衡，会沿力和力臂成积大的F的方向转动．
（4）①根据表中数据和图示可知，F₁的力臂与F₅的力臂相等，因此所用动力也相等；
②分析表中力与角度的关系，根据最省力的情况得出动力和支点和动力作用点的连线跟动力作用线的夹角的关系；
③要使力最小，应使力臂最长，根据杠杆平衡条件计算出最小的拉力．

解答 解：（1）由甲图知，左端下沉．根据杠杆的平衡条件，为了使它在水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向右调节；
调节杠杆在水平位置平衡的目的是为了消除杠杆自身重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂；
（2）利用杠杆的平衡条件计算，2×3=1×L₁，所以L₁=6，应将右边的钩码向右移动2格；
（3）将图乙中的杠杆调节水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时增加一个相同的钩码，3×3＜2×6，即右边的力和力臂的乘积大于左边的力和力臂的乘积，杠杆顺时针方向转动．
（4）①根据图示可知，F₁的力臂与F₅的力臂相等，因此所用动力也相等，即F₅=4N；
②根据表中数据可知，当支点和动力作用点的连线跟动力作用线的夹角为90°时最省力，并且与90°相差越大，动力越大，因此支点和动力作用点的连线跟动力作用线的夹角越接近90°，杠杆越省力；
③由图示及表格中数据可知，第三次数据拉力大小等于物体的重力，可知G=2N；
要使C点的力最小，应使力臂最长，所以力应垂直杆向上，根据杠杆平衡条件：
G×OB=F×OC
则：F=$\frac{G×OB}{OC}$=$\frac{3}{2}$G=$\frac{3}{2}$×2N=3N．
故答案为：（1）右；消除杠杆自身重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂；（2）向右移动2格；（3）顺时针转动；（4）①4N；②90°；③3；竖直向上．

点评 判断杠杆是否能保持水平平衡只要看“动力和动力臂的乘积”与“阻力和阻力臂的乘积”是否相等．如果乘积相等，则杠杆平衡；若乘积不等，那么杠杆将向乘积大的一边下倾．