Question

17．如圖所示，在“探究桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）在沒(méi)有掛鉤碼時(shí)杠桿的位置如圖a所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端螺母向右（填“左”或“右”）旋一些．調(diào)好后，施加的動(dòng)力和阻力的方向都是豎直方向，這樣做的好處是方便確定力臂．
（2）某小組在實(shí)驗(yàn)完成后，進(jìn)行了如圖b、c的探究，發(fā)現(xiàn)杠桿兩邊有兩個(gè)動(dòng)力F₁、F₂和兩個(gè)阻力F₃、F₄（對(duì)應(yīng)的力臂分別為L(zhǎng)₁、L₂、L₃、L₄）時(shí)仍可以平，請(qǐng)你用字母歸納兩個(gè)動(dòng)力和兩個(gè)阻力平衡的條件：F₁L₁+F₂L₂=F₃L₃+F₄L₄．
（3）用你的結(jié)論，在圖d中杠桿右側(cè)畫(huà)出用一個(gè)動(dòng)力使杠桿平衡的示意圖．

Answer 1

分析 （1）杠桿在水平位置平衡后，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂（重力的方向跟杠桿垂直），同時(shí)能夠消除杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響，因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；
（2）無(wú)論兩側(cè)掛幾組鉤碼，每一組都有自己的力與力臂，因此，求出每一個(gè)力與相應(yīng)力臂的乘積，再相加，就是整個(gè)這一側(cè)的結(jié)果，同樣表示出另一側(cè)，二者依然是平衡的；
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件，確定在杠桿右側(cè)用一個(gè)動(dòng)力使杠桿平衡的力的位置和大�。�

解答 解：
（1）杠桿不在水平位置平衡，左端向下傾斜，則重心應(yīng)向右移動(dòng)，故應(yīng)將右端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)；實(shí)驗(yàn)前使杠桿在水平位置平衡，其目的是杠桿的重心恰好通過(guò)支點(diǎn)，消除杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響，同時(shí)便于直接從杠桿上讀出力臂；
（2）同樣根據(jù)杠桿的整體平衡，分別表示出每一個(gè)力與力臂的乘積，最終可猜想F₁L₁+F₂L₂=F₃L₃+F₄L₄．
（3）設(shè)一個(gè)鉤碼的重力為G，杠桿一個(gè)格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿左側(cè)F₁L₁+F₂L₂=G×4L+2G×L=6GL；所以可以在杠桿右側(cè)第6格處掛一個(gè)鉤碼，如下圖：

故答案為：（1）右：方便確定力臂；（2）F₁L₁+F₂L₂=F₃L₃+F₄L₄；（3）見(jiàn)上圖．

點(diǎn)評(píng) （1）杠桿平衡條件應(yīng)用比較廣泛，利用杠桿平衡條件可以判斷杠桿是否平衡、力臂大小、力的大小等．
（2）探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中，杠桿的兩端各掛一組鉤碼，實(shí)驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單；如果杠桿的兩端掛多組鉤碼，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，計(jì)算也比較復(fù)雜．但是兩種情況都能得出正確的結(jié)論．