Question

在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:

（1）在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向_____（填“左”或“右”）边旋一些．

（2）调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验，你认为第_____组实验更好，理由是_____．

（3）如图丁所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码_____个．

（4）如图戊所示，若所使用的每个钩码重均为0.5 N，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆水平平衡，测力计的拉力为_____N;当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数_____（填“变大”“变小”或“不变”），其原因是_____．

（5）如下图所示，实验小组在完成规定实验后，他们想进一步探究，如果杠杆受到F₂、F₃两个阻力，结果会怎样？通过实验，他们得到了如下图所示的结果．根据这个结果，可以初步得出，在这种情况下杠杆的平衡条件为：F₁l₁=_____．（F₁、F₂、F₃的力臂分别用l₁、l₂、l₃表示）

（6）如下图所示，实验小组进一步“探究杠杆的机械效率实验”，实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s．不计摩擦，若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F将_____，杠杆的机械效率η将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer

右 二 便于测量力臂 3 3 变大 详见解析 F3l3+F2l2 变大 变大

【解析】

(1)[1]由图可知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；

(2)[2][3]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，因此丙实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，便于测量力臂；

(3)[4]假设每小格长度为l，如图杠杆左端

F2= 4G，

l2=3l，

右端

l1=4l，

根据F1l1=F2l2得

F1==3G；

(4)[5]戊图，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，由杠杆平衡条件得，

4×0.5N×3l=F×2l，

F=3N；

[6][7]阻力和阻力臂不变，弹簧测力计倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大；

(5)[8]设一个钩码的重力为G，杠杆一个格的长度为l，根据杠杆平衡条件可知，杠杆右侧

F3l3+F2l2=2G×3l+2G×l=8Gl；

杠杆左侧

F1l1=4G×2l=8Gl，

F3l3+F2l2=F1l1．

(6)[9]根据图示可知，将钩码移动到B点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1l1=F2l2可知，动力将增大，即F′＞F；

[10]将钩码移至B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点时杠杆上升的高度小些，做的额外功小些，所以由

η=

可知机械效率变大，即η′＞η．