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第5章 简单机械与功
实验一 探究杠杆的平衡条件
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例1
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1.实验目的
探究杠杆平衡时动力、阻力、动力臂、阻力臂之间的关系。
2.实验器材
杠杆、支架、钩码等。
3.实验步骤
(1)调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆处于水平平衡位置。
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(2)在杠杆左边离支点的2大格处挂上2个钩码,在杠杆右边挂1个钩码,移动悬挂点位置,使杠杆水平平衡。
(3)将杠杆左边的钩码改为3个,改变杠杆右边的钩码数或移动悬挂点位置,使杠杆水平平衡。
(4)改变杠杆左边的钩码数或悬挂点的位置,再改变杠杆右边的钩码数或移动悬挂点位置,使杠杆水平平衡。
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(5)以左边的钩码对杠杆的拉力为动力F1,以右边的钩码对杠杆的拉力为阻力F2,将各次实验测得的动力、阻力、动力臂、阻力臂记录在表格中。
测量序号 动力F1(N) 动力臂L1(cm) 阻力F2(N) 阻力臂L2(cm)
分析、比较表格中的数据,你能得出什么结论?
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1.实验之前要调节杠杆的平衡以减小杠杆自身重力对实验的影响。平衡调节方法与天平平衡调节方法相同,即哪边偏高,平衡螺母往哪边调。
2.分析杠杆问题除了分析杠杆的五要素之外,还必须考虑动力和阻力的方向。
3.实验中每次杠杆平衡都应使杠杆在水平位置平衡,此时钩码的重力方向与杠杆垂直,可直接从杠杆上读出力臂的长度。
4.根据实验数据不能得出的结论:动力+动力臂=阻力+阻力臂,因为不同的科学量不能相加。
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例1 探究杠杆的平衡条件:
①调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡。②小宁用如图甲所示装置,进行实验并收集了如表中的数据,分析数据可知,得出杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2。
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(1)小宁又用如图乙所示装置进行实验,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)。
实验次数 动力(N) 动力臂(m) 阻力(N) 阻力臂(m)
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 3.0 0.1 2.0 0.15
2
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(2)如图丙所示,小红实验时在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________3l2
(选填“>”“<”或“=”)。
【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(如图丁所示),则游码的质量为_______ g。
>
【答案】(1)如答图所示。
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1. [扬州期末]某学习小组进行“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)实验前,发现杠杆左高右低,这时应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节。
左
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(2)调节杠杆平衡后,在不同的位置挂不同数量的钩码,使杠杆重新平衡,得到如表所示的实验数据。
次数 动力F1(N) 动力臂l1(cm) 阻力F2(N) 阻力臂l2(cm)
1 6 5 5 6
2 5 10 10 5
3 4 15 6 10
4 2 20 8
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分析实验数据得到两种结论:①F1+l1=F2+l2;②F1l1=F2l2。你认为正
确的是第__________(选填“①”或“②”)种结论,实验4中的阻力臂l2
是__________ cm。
(3)如图甲所示,在杠杆的左端20 cm处挂2个50 g的钩码,而在杠杆的右端10 cm处用弹簧测力计竖直往下拉,使杠杆在水平位置平衡,这时测
力计的读数F=__________ N;如果测力计沿图中虚线方向向下拉,使杠杆在水平位置平衡,则测力计读数F′________F(选填“>”“<”或“=”)。
(4)杠杆在如图乙所示的水平位置平衡后,用手使杠杆缓慢地转过一个角
度后松手,如图丙所示,杠杆__________(选填“能”或“不能”)保持静止。
②
5
2
>
能
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