探究杠杆的平衡条件。
(1)杠杆两端的螺母作用是_______________。
(2)小明用如图所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是____________。
(3)小明又图所示装置进行实验。请在图中画出拉力F的力臂,弹簧测力计的读数应是_______N。(一个钩码重0.5 N)
(4)如图所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出L1和L2,则2L1____ (选填“>”“<” 或“=”) 3L2。
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后,小红对天平上游码的质量进行了计算。她用刻度尺测出L1和L2 (如图所示),则游码的质量为____g。
(1). 调节杠杆在水平位置平衡 (2). 动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3). ; 2N; (4). > (5).
【解析】分析:(1)当杠杆处于水平平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力--钩码的重力--的方向恰好与杠杆垂直,这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出。
(2)将力与力臂的乘积算出后进行比较,分析数据的问题,从而得出结论。
(3)过杠杆的支点作出垂直于力作用线的垂线段,即为力F的力臂。当弹簧测力计在斜向上拉(与水平方向成30°角)动力臂是OC的一半,根据杠杆的平衡条件求出弹簧测力计的读数;
(4)用杠杆平衡条件可对两侧的力的力臂的乘积进行分析,最后做出判断;
解答:(1)因为只有当杠杆处于水平平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力--钩码的重力的方向恰好与杠杆垂直,这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出。调节杠杆的水平平衡是为了便于测量力臂。
(2)分析表中数据得出的结论是:动力×动力臂=阻力×阻力臂或者;
(3)过杠杆的支点作出垂直于力作用线的垂线段,即为力F的力臂,
当弹簧测力计在斜向上拉(与水平方向成30°角),阻力臂是4格,OC为6格,动力臂是阻OC的一半,根据杠杆的平衡条件求出弹簧测力计的读数;当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,此时动力臂等于格;根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得。
(4)设一个硬币的重力G,根据杠杆的平衡条件得,可以得出,则2L1>3L2。以天平的刀口为杠杆的支点,天平的左盘和右盘的质量分别为m左和m右,游码的质量为m,当游码位于零刻度线时,由杠杆的平衡条件得;当游码位于最大值5克时,由杠杆的平衡条件得;由(2)-(1)得,由题意知 c=L2/2,b=L1/2,所以。
故答案为:(1). 调节杠杆在水平位置平衡 (2). 动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3). ; 2N; (4). > (5).
【点睛】本题考查了探究杠杆平衡条件实验,熟悉实验、掌握实验的操作及注意事项即可正确解题;调节杠杆在水平位置平衡的目的有两个:一是便于测量力臂,二是避免杠杆重力对杠杆平衡的影响;为了得出普遍结论,应进行多次实验,测出多组实验数据。