Question

11．在研究杠桿的平衡條件得出結(jié)論后，小楓又設(shè)計了一套如圖所示裝置，圖中所用的鉤碼每一個質(zhì)量都是50g．
（1）在如圖示情況時，杠桿AB處于水平平衡狀態(tài)，這時彈簧測力計的讀數(shù)為2.80N．設(shè)F₁的力臂為L₁，F(xiàn)₂的力臂為L₂，則$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{5}{7}$；
（2）若在杠桿左端鉤碼下方增加一個相同的鉤碼，如果保持杠桿右端所受拉力的大小和作用點不變，要想將杠桿再次調(diào)節(jié)到水平，必須把彈簧測力計的下端向右下（填“右下”或“左下”）方向移動．
（3）杠桿再次恢復(fù)水平后，彈簧測力計的拉力與對應(yīng)力臂的乘積應(yīng)是未增加鉤碼前力和力臂乘積的1.25倍．
（4）若將彈簧測力計改掛在C點，請畫出彈簧測力計讀數(shù)最小時拉力的示意圖．

Answer 1

分析 （1）求出左邊所掛鉤碼的重力，根據(jù)杠桿平衡條件求出了吧之比．
（2）根據(jù)杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，當(dāng)阻力、阻力臂、動力不變時，判斷動力臂的變化．
（3）根據(jù)杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，求出兩次動力和動力臂的乘積，求出比值．
（4）杠桿在水平位置平衡，力豎直作用在杠桿上，力臂在杠桿上，判斷作用在C點的力是豎直方向；然后根據(jù)動力使杠桿轉(zhuǎn)動，阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動，得出作用在C點的力是豎直向上的．

解答 解：（1）左邊所掛鉤碼的重力G_總=m_總g=4×0.05kg×10N/kg=2N；則F₂=2N；
由F₁L₁=F₂L₂可得：
$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{{F}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{2N}{2.8N}$=$\frac{5}{7}$；
（2）杠桿左端的鉤碼下方增加一個鉤碼，阻力變大，阻力臂長度不變，動力作用點不變，動力也不變，由F₁L₁=F₂L₂可知：動力臂要變大，因此應(yīng)向右移動．
（3）由圖可知：阻力臂L ₂=4格；由F₁L₁=F₂L₂=2N×4；
當(dāng)左端增加一個鉤碼，則阻力 F₂′=0.5N×5=2.5N，阻力臂不變，
由杠桿平衡條件得：
F₁′L₁′=F₂′L₂=2.5N×4；
則兩次動力和動力臂乘積比為$\frac{{F}_{1}′{L}_{1}′}{{F}_{1}{L}_{1}}$=$\frac{2.5N×4}{2N×4}$=1.25．
（4）要使杠桿在水平位置平衡，可以在C點施加一個豎直方向的力，力臂在杠桿上，由于所掛鉤碼使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動，所以在C點施加的力阻礙杠桿逆時針轉(zhuǎn)動，所以在C點施加一個豎直向上的力；如圖：

故答案為：（1）$\frac{5}{7}$；（2）右下；（3）1.25； （4）如上圖．

點評 此題是探究杠桿平衡條件的實驗，在此實驗中要知道如何調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡．并且考查了杠桿的平衡條件：F₁ L ₁=F₂L₂的應(yīng)用，要注意力和力臂的變化．