Question

【題目】小明同學探究杠桿平衡條件的實驗時，以杠桿中點為支點。

（1）如圖甲所示，掛鉤碼前，杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時杠桿___（選填“達到”或“沒有達到”）平衡狀態，小明發現杠桿右端低左端高，要使它在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向______調節。小明調節杠桿在水平位置平衡的主要目的是便于直接測量__________。

（2）如圖乙所示，在杠桿左邊A處掛4個相同鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應在杠桿右邊B處掛同樣鉤碼_____個。

（3）如圖丙所示，分別用拉力F1和F2使杠桿在水平位置平衡，則F1______F2，其原因是F1的力臂______F2的力臂（填“大于”“小于”或“等于”）。

（4）接著再用拉力F3使杠桿在圖丁所示位置平衡時，則F1__________F3（填“大于”“小于”或“等于”）。

（5）撤去F3，若要求杠桿仍在圖丁所示位置平衡，請在B點處畫出最小的動力F及其力臂l。

（________）

Answer 1

【答案】達到 左 力臂 3 小于 大于 等于

【解析】

第一空．杠桿平衡時狀態有靜止狀態和勻速轉動狀態，因此杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時杠桿達到平衡狀態；

第二空．實驗前，杠桿右端下降，左端上翹，應將杠桿重心向左移，即應將杠桿右端的平衡螺母向左調節，使杠桿在水平位置平衡；

第三空．當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂等于支點到力的作用線的距離，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來；

第四空．設一個鉤碼的重力為G，杠桿一個小格代表l，

圖中，杠桿的左端：4G×3l=12Gl，

B處的力臂為4l,杠桿的右端：F2×4l=12Gl,解得F2=3G，即在B處掛3個同樣的鉤碼；

第五空．如圖丙所示，分別用拉力F1和F2使杠桿在水平位置平衡，則F1F2，理由如下：

第六空．F1的力臂大于F2的力臂，根據杠桿平衡條件得，F1<F2；

第七空．根據幾何知識可知，用拉力F3使杠桿在圖丁所示位置平衡與在水平位置平衡相比，鉤碼拉力的力臂和F3的力臂的比值不變，所以F1等于F3；

第八空．撤去F3，杠桿仍在圖丁所示位置平衡，當動力臂最大時，動力F最小，最大動力臂為OB,因此在B點處最小的動力F與OB垂直，方向向下，其力臂l為OB，如圖所示：