Question

小梦用刻度均匀的轻质杠杆、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的若干个钩码（每个钩码重0.5N），探究“杠杆平衡条件”。

(1)如图甲所示，实验前应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆水平平衡；

(2)小梦先将杠杆调至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图乙所示的钩码后，杠杆的______（选填“左”或“右”）端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将______即可；

(3)小梦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，小丽在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______；

(4)他们认为(3)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______（写表达式）。

Answer

右 左端 左边取下两个钩码挂在右端两个钩码下 水平位置时动力臂为零杠杆无法平衡 FL

【解析】

(1)[1]如图甲所示，杠杆左边低，说明杠杆重心偏左，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节，直至杠杆在水平位置平衡，重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就使杠杆自重对杠杆的平衡不产生影响；力臂等于支点到力的作用线的垂直距离，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，便于测量力臂。

(2)[2]每个钩码重0.5N，杠杆上每格长L，由图乙，左侧力与力臂的乘积

右侧力与力臂的乘积

因为

所以杠杆左侧下降。

[3]如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，左侧取下n个钩码挂到右侧，则

解得

即需将左侧2个钩码挂到右侧即可。

(3)[4]如图丙，将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时，F的力臂通过支点，即力臂为0，根据杠杆平衡条件所以始终不能平衡。

(4)[5]由图丙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， 所以拉力F做的功