Question

探究杠杆的平衡条件

【提出问题】如图1所示，是一种常见的杆秤．此时处于水平位置平衡．

发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉，他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的      来实现；

发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡，说明通过改变      的长短也可以改变杠杆的平衡．

那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢？

【制定计划与设计实验】

实验前，轻质杠杆处于如图2所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡螺母向      （选填“左”或“右”）调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的好处是      ．

【实验结论】如图3所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是      ．

【拓展应用】如图4所示，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个      杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），此杠杆的支点是图中的      点．假如托起6N的重物，请你根据图4所示，估算出手臂要用的动力大约是      N．

Answer

【提出问题】力；力臂；

【制定计划与设计实验】右；便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响；

【实验结论】F1L1=F2L2；

【拓展应用】费力；C；48

【解析】

试题分析：【提出问题】小明在左侧挂钩上增加物体，改变了杠杆所受的力，改变了杠杆的平衡；

小新移动秤砣改变秤砣对杆力的力臂，使其恢复水平位置平衡，说明通过改变力臂的长短也可以改变杠杆的平衡；

【制定计划与设计实验】图2可知，杠杆的右端上翘，应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响；

【实验结论】图3，设每个钩码的重力为G，每个小格的长度为L，分析三次实验，甲图：3G×3L=3G×3L；

乙图：3G×2L=2G×3L；丙图：4G×L=2G×2L；可得杠杆的平衡条件是：F1L1=F2L2；

【拓展应用】图4中，支点在C点，做出杠杆所受的力及对应的力臂，如下图：

由图知，动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，为费力杠杆；

由图知，阻力臂大约为动力臂的8倍，根据杠杆平衡条件：

F1==8F2=8×6N=48N．

故答案为：【提出问题】力；力臂；

【制定计划与设计实验】右；便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响；

【实验结论】F1L1=F2L2；

【拓展应用】费力；C；48．