实验16 探究“杠杆平衡条件”实验-2022年中考三轮冲刺物理实验题专项训练

实验16 探究“杠杆平衡条件”实验（解析版） 【实验目的】 ①实验目的：探究杠杆平衡的条件； 【实验器材】 杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺。 【器材作用及图像】 ①杠杆：实验主体； ②钩码盒一套、弹簧测力计：提供拉力； ③细线：实验连接； ④刻度尺：测量力臂长短。 【实验步骤】 步骤①把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（目的：便于测量力臂大小）； 步骤②将钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡，分别记录下此时动力F1动力臂l1阻力F2和阻力臂F2的数值，并将实验数据记录在表格中； 步骤③把钩码挂在杠杆上，在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆，重复实验记录数据，需多次改变杠杆所受作用力大小，方向和作用点； 步骤④整理实验器材； 【实验结论及应用】 根据实验记录数据，探究结论是： 动力×动力臂=阻力×阻力臂 公式表示： F1L1=F2L2 【实验数据记录】 【实验补充】 1、杠杆及其五要素： （1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。  ※①杠杆可直可曲，形状任意。  ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。  （2）杠杆五要素： ①支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。  ②动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。  ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。  ※动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。  动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离．用字母l1表示。  ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．用字母l2表示。 2、杠杆中最小力的问题及力臂的画法： 求最小动力问题，可转化为找最长力臂问题。找最长力臂，一般分两种情况： （1）在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂； （2）在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。 力臂的画法： （1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O。  （2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。    （3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂，用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。 ※画杠杆示意图时应注意： （1）阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。 （2）确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。 （3）力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。 3、杠杆的分类及应用： 杠杆分为三类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆； 类型 力臂的大小关系 力的大小关系 特点 应用 省力杠杆 l1＞l2 F1＜F2 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 费力杠杆 l1＜l2 F1＞F2 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂  人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆 等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 既不省力也不省距离，既不费力也不费距离 天平，定滑轮 ※既省力又省距离的杠杆时不存在的。 【常考实验问题】如图 1、实验前，用刻度尺测得杠杆相邻刻度线间距离l0＝5.00cm；将杠杆安装到支架上后静止如图甲所示，此时杠杆 　是　（选填“是”或“不是”）处于平衡状态；按照实验要求，小明应该将杠杆调节到 　水平　位置平衡； 2、开始实验探究，将钩码用细线悬挂在杠杆左侧，在杠杆右侧用弹簧测力计拉住杠杆，使杠杆处于水平平衡状态，此过程中应该注意使弹簧测力计拉线沿 　竖直　方向； 3、分析实验数据，得到的结论是：　F1l1＝F2l2　（填写表达式）； 4、调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量 　力臂　； 5、实验时，多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，重复实验。这样做的目的是 　寻找普遍规律　； 6、如图丙所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数 　变大　（选填“变大”“不变”或“变小”）； 7、将砝码换成测力计的好处是：能直接测出拉力的大小，实验操作方便； 8、选择杠杆终点作为支点的好处：消除杠杆自身重力对实验的影响。 【典例分析】某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中： （1）实验时应先调节杠杆在 　水平　位置平衡，若出现如图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向 　左　（选填“左”或“右”）调节。 （2）杠杆平衡后，他们在图乙所示的A位置挂上3