Question

13．如圖甲是“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）調(diào)節(jié)螺母使杠桿在水平位置平衡時(shí)，應(yīng)確保杠桿上不懸掛（填“懸掛”或“不懸掛”）鉤碼．使杠桿處于水平位置平衡是為了防止杠桿自身重力對測量結(jié)果的影響
（2）如圖乙所示杠桿處于平衡狀態(tài)，若不改變O點(diǎn)右側(cè)鉤碼的數(shù)目和位置，將O點(diǎn)左側(cè)的所有鉤碼都掛在字母d的下方，仍可實(shí)現(xiàn)杠桿在水平位置平衡．
（3）實(shí)驗(yàn)中，用如圖乙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能平衡，但采用這種方式是不妥當(dāng)?shù)模�這主要是因?yàn)镃．
A．一個(gè)人無法獨(dú)立操作B．力臂與杠桿不重合
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
（4）小美在調(diào)節(jié)過程中，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)和懸掛位置點(diǎn)，只需將左側(cè)2個(gè)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下面即可
（5）小美還想探究當(dāng)動力和阻力在杠桿同側(cè)時(shí)杠桿的平衡情況，于是將杠桿左側(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．小美在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)為原因是當(dāng)杠桿在水平位置時(shí)，動力臂為零，杠桿無法平衡．

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時(shí)，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂，同時(shí)杠桿的重心通過支點(diǎn)，消除杠桿自身的重力對杠桿平衡的影響；
（2）將O點(diǎn)左側(cè)的所有鉤碼一起，根據(jù)杠桿的平衡條件可計(jì)算出所掛位置；
（3）在初中階段，探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，作用在杠桿上的力只有一個(gè)動力和一個(gè)阻力，不探究多個(gè)動力或阻力的作用下的杠桿平衡；
（4）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；
（5）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）根據(jù)探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)操作過程，應(yīng)先將杠桿調(diào)節(jié)到水平平衡，此時(shí)杠桿上不應(yīng)懸掛鉤碼；
為了消除杠桿自身的重力對杠桿平衡的影響，讓杠桿的重心通過支點(diǎn)，所以杠桿在水平位置平衡，杠桿自身的重力對杠桿平衡沒有影響；
（2）若每個(gè)鉤碼重G，杠桿上每格長度L，
若將O點(diǎn)左側(cè)的所有鉤碼掛在一起，O點(diǎn)左側(cè)鉤碼重4G，設(shè)掛在左側(cè)n格處杠桿平衡，
根據(jù)杠桿的平衡條件：4G×nL=2G×4L，解得：n=2，即應(yīng)掛在d的下方；
（3）實(shí)驗(yàn)中，如圖所示的方式懸掛鉤碼，杠桿平衡是杠桿的左側(cè)在多個(gè)力共同作用的結(jié)果，采用這種方式是不妥當(dāng)?shù)模�這主要是因?yàn)楦軛U的力和力臂數(shù)目過多，故選C；
（4）若每個(gè)鉤碼重為G，杠桿上每格長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，所以杠桿左側(cè)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)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下面；
（5）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）不懸掛；杠桿自身重力；（2）d；（3）C；（4）左；將左側(cè)2個(gè)鉤碼取下掛到右側(cè)鉤碼下面；（5）當(dāng)杠桿在水平位置時(shí)，動力臂為零，杠桿無法平衡．

點(diǎn)評 本題考查杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題分析和杠桿平衡條件運(yùn)用，關(guān)鍵是求出杠桿轉(zhuǎn)動30°時(shí)水平拉力F水平移動距離．