Question

20．在探究“杠桿平衡條件”實驗中：
（1）將杠桿的中點O掛在支架上，調(diào)節(jié)杠桿兩端螺母使杠桿在水平位置平衡，目的是便于測量力臂大�。�
（2）杠桿平衡后，小英同學(xué)在圖甲所示的A位置掛上兩個鉤碼，可在B位置掛上3個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡．
（3）取下B位置的鉤碼，改用彈簧測力計拉杠桿的C點，使杠桿在水平位置保持平衡．當(dāng)彈簧測力計由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡（如圖乙），測力計示數(shù)將先變小后變大．
（4）完成實驗后，小英利用杠桿的平衡條件來測量杠桿的質(zhì)量
①將杠桿的B位置掛在支架上，在B的右側(cè)掛質(zhì)量為m的鉤碼，前后移動鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡（如圖丙）．
②用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置E到B的距離L₁和O到B的距離L₂．
③根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計算出杠桿的質(zhì)量m_桿=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$（用題目中所給物理量表示）

Answer 1

分析 （1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂，同時杠桿的重心通過支點，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響．
（2）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)．
（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�。�
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計算出杠桿的質(zhì)量m_桿．

解答 解；（1）調(diào)節(jié)兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，方便測出力臂大小．
（2）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．
（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．
（4）已知鉤碼的質(zhì)量m，用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置E到B的距離，即L₁，欲求杠桿的質(zhì)量m_桿，則應(yīng)量出O到B的距離，即L₂，然后根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得，mL₁=m_桿L₂，則m_桿=$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$．
故答案為：（1）便于測量力臂大��；（2）3；（3）先變小后變大；（4）O到B；$\frac{m{L}_{1}}{{L}_{2}}$．

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．