Question

小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验：

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时发现杠杆左端下倾，如图甲所示，则他们应该将杠杆右端的平衡螺母向      （选填“右”或“左”）调，使杠杆在水平位置平衡．

（2）在杠杆的两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图乙所示，并测出力臂．多次实验并把数据记录在表格中．实验时使杠杆在水平位置平衡的目的是：      ．

次数	F1/N	l1/cm	F2/N	l2/cm
1	1	10	2	5
2	2	10	1	20
3	2	15	3	10

（3）小明根据以上数据得出杠杆的平衡条件是      ．

（4）小红将图乙中杠杆两侧的钩码各取下一个，杠杆将      （选填“仍能平衡”“右侧下降”或“左侧下降”）．

（5）小红还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图丙所示．小红在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡．

你认为原因是      ．

（6）他们认为 （5）问中拉力是做功的．如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为      ．

Answer

（1）右；（2）便于测量力臂；（3）动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2）；（4）左侧下降；（5）水平位置时，动力臂为0，杠杆无法平衡；（6）FL．

【解析】

试题分析：（1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移；

（2）使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来．实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律；

（3）杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂；

（4）当左右两侧力与力臂的乘积不相等时，杠杆会转动，直到在新的位置找到平衡；

（5）分析拉力作用下其力臂变化情况，根据杠杆的平衡条件找到原因．

（6）分析F在杠杆从竖直位置转过30°的过程中F水平移动距离，根据W=Fs计算拉力F做的功．

【解析】

（1）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；

（2）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来．

（3）根据以上数据得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂 （或F1L1=F2L2）

（4）设每个钩码的重量为G，杠杆每一小格为L，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得：

杠杆在水平位置平衡时：左边=3G×2L=6GL；

右边=2G×3L=6GL；

如果在两侧钩码下再各取下一个相同的钩码后：左边=2G×2L=4GL；

右边=G×3L=3GL；

杠杆不再水平平衡，左边会下沉．

（5）在杠杆右侧挂上钩码，在右端用测力计水平拉动，当杠杆拉到水平位置时拉力的力臂通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件可知始终不能平衡．

（6）由图杠杆从竖直位置转过30°的过程，F水平移动距离为OA长的一半，即 L，

所以拉力F做的功：W=F×L=FL．

故答案为：

（1）右；（2）便于测量力臂；（3）动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2）；（4）左侧下降；（5）水平位置时，动力臂为0，杠杆无法平衡；（6）FL．

【点评】本题考查杠杆平衡条件实验中出现问题分析和杠杆平衡条件运用，关键是求出杠杆转动30°时水平拉力F水平移动距离．