Question

我们在科学实验室完成“研究杠杆平衡条件”的实验过程中，出现了以下问题，请回答．
（1）实验前出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将左端的螺母向________调（填“左”或“右”）
（2）实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向右移动________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，这时杠杆将________．（填“保持水平平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”）
（4）如图所示的案秤是个不等臂杠杆，请你根据杠杆的平衡条件，说明用几个不重的砝码就能平衡盘中重得多的货物的道理________．

Answer 1

解：（1）由图示左端下沉．根据杠杆的平衡条件，为了使它在水平位置平衡，应将左边的螺母向右调节；
（2）利用杠杆的平衡条件计算：左边=2×3=右边=1×L₁，所以L₁=6，所以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，根据杠杆的平衡条件计算：左边=3×3=9；右边=2×6=12，所以右边的乘积大于左边的乘积，杠杆右边钩码的重力方向转动，即沿顺时针方向转动．
（4）案秤使用时，几个不重的砝码的重力远小于平衡盘中重得多的货物的重力，即F₁＜＜F₂；根据杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂，可得：L₁＞＞L₂，说明砝码受力的力臂远大于货物受力的力臂．这就是用几个不重的砝码就能平衡盘中重得多的货物的道理．
故答案为：（1）右；（2）2；（3）顺时针转动；（4）砝码受力的力臂远大于货物受力的力臂．
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．
（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F₁L₁与F₂L₂的乘积，若F₁L₁=F₂L₂，杠杆平衡；若F₁L₁≠F₂L₂，杠杆就不平衡，会沿FL的值大的F的方向转动．
点评：根据杠杆的平衡原理，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．