Question

【題目】探究有關杠桿平衡問題時

（1）第一小組先將杠桿調節至水平位置平衡，然后在杠桿左右兩側各掛如圖甲所示的鉤碼后，杠桿的 端下降，要使杠桿重新在水平位置平衡，在不改變鉤碼總數和懸掛點的位置，他們將怎樣操作 即可；

（2）第二小組實驗中，用如圖乙所示的方式懸掛鉤碼，杠桿也能在水平位置平衡（杠桿上每格等距），但老師建議不宜采用這種方式，該種方式不足的主要是因為（ ）

A．一個人無法獨立操作

B．力臂與杠桿不重合

C．力和力臂數目過多，不易得出結論

D．杠桿受力不平衡

（3）第三小組想探究當動力和阻力在杠桿同側時杠桿的平衡情況，于是將杠桿左側的所有鉤碼拿掉，結果杠桿轉至豎直位置，如圖丙所示．同學們在J點施加一個始終水平向右的拉力F，卻發現無論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡．你認為原因是 ；

（4）第四小組想計算第三小組拉力做的功．測出水平向右的拉力F大小為10N，0A長為20cm，第三小組將杠桿從豎直位置拉著轉過30°角的過程中，拉力做功為 J．

Answer 1

【答案】（1）左；（2）將左側2個鉤碼取下掛到右側鉤碼下面；（2）C；（3）當杠桿在水平位置時，動力臂為零，杠桿無法平衡；（4）1．

【解析】

試題分析：（1）根據圖甲中左右兩側掛鉤碼后兩邊力與力臂的乘積大小，判斷杠桿的哪端下降；根據杠桿的平衡條件計算不改變鉤碼總數和懸掛點位置時，掛鉤碼情況；

（2）在初中階段，探究杠桿平衡條件的實驗，作用在杠桿上的力只有一個動力和一個阻力，不探究多個動力或阻力的作用下的杠桿平衡．

（3）分析F作用下其力臂變化情況，根據杠桿的平衡條件找到原因；

（4）分析并求出F在杠桿從豎直位置轉過30°的過程中F水平移動距離，根據W=Fs計算拉力F做的功．

解：

（1）若每個鉤碼重為G，杠桿上每格長L，

由圖甲，左側力與力臂的乘積：5G×4L=20GL，

右側力與力臂的乘積：2G×3L=6GL，

因為：20GL＞6GL，所以杠桿左側下降；

如果不改變鉤碼總數和懸掛點位置，若要杠桿平衡，左側取下n個鉤碼掛到右側，

則：（5﹣n）G×4L=（2+n）G×3L，

解得：n=2，即需將左側2個鉤碼取下掛到右側鉤碼下面；

（2）實驗中，如圖所示的方式懸掛鉤碼，杠桿平衡是杠桿的左側在多個力共同作用的結果，采用這種方式是不妥當的．這主要是因為杠桿的力和力臂數目過多，故選C．

（3）由圖將杠桿左側的所有鉤碼拿掉，在A點施加一個始終水平向右的拉力F，當杠桿拉到水平位置時F的力臂通過支點，即力臂為0，根據杠桿的平衡條件所以始終不能平衡；

（4）由圖杠桿從豎直位置轉過30°的過程，F水平移動距離為OA長的一半，即s=×20cm=10cm=0.1m，

所以拉力F做的功：W=Fs=10N×0.1m=1J．

故答案為：（1）左；（2）將左側2個鉤碼取下掛到右側鉤碼下面；（2）C；（3）當杠桿在水平位置時，動力臂為零，杠桿無法平衡；（4）1．