Question

如图甲所示，为某同学“探究杠杆平衡条件”时选择的实验装置，实验中每个钩码质量均为50g，实验过程中经历了如下一些操作步骤：

①安装好杠杆并调节平衡螺母使其在水平位置平衡

②改变两边钩码数量，重复以上步骤再做两次实验

③改变挂钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡，记录实验数据

④在杠杆两边分别挂上数量不同钩码

（1）实验前出现了如图甲所示的情况，为了使杠杆能在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向_____调（选填“左”或“右”）。本实验的合理操作顺序是_____。

（2）调节杠杆水平平衡后，在乙图A处挂两个钩码，为了使杠杆水平平衡，可以在B点挂_____个钩码。若在C点用调节好的弹簧测力计沿图示方向斜向下拉，当测力计示数F₁为_____N时，杠杆将水平平衡。

（3）探究过程中，在杠杆左端的D点挂一个重物G，在杠杆右端的E点施加一始终竖直向下的拉力F₂，使杠杆由水平位置缓慢转动到图中虚线位置，如图丙所示。则在此过程中拉力F₂的大小变化情况是_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

Answer

右 ①④③② 3 1.5 不变

【解析】

（1）如图杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动；在研究杠杆平衡实验时，先组装好，然后调节杠杆在水平位置平衡，然后利用钩码进行实验，使杠杆在水平位置平衡，再改变力和力臂的数值，再做几次实验，对数据进行分析得出结论故合理的顺序为①④③②；

（2）一个钩码的重是G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，杠杆一个小格代表L，在B点时，

根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，2G×3L＝F2×2L，

解得：F2＝3G，即3个钩码。

若在C点用调节好的弹簧测力计沿图示方向斜向下拉时，C点的力臂：LC＝4L×=2L，

根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可得，2G×3L＝FC×2L，

解得：FC＝3G＝3×0.5N＝1.5N；

（3）图丙使杠杆由水平位置时，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，G×4L＝F2×3L，

则F2＝G；当转动到图中虚线位置时，设杠杆与水平位置的夹角为α，则根据杠杆平衡条件可得G×4L×cosα＝F2′×3L×cosα，则：F2′＝G，在此过程中拉力F2的大小不变。