第十二章 简单机械 专训 探究杠杆的平衡条件 2023-2024学年人教版物理八年级下册

第十二章 简单机械 探究杠杆的平衡条件 专项训练 人教 八年级下 在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变钩码的个数、钩码悬挂的位置进行实验,是为了得到普遍的规律。 1.【2023 武汉】在探究杠杆平衡条件的实验中: (1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止。选取若干个质量均为50 g的钩码,在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,移动钩码,使杠杆重新在水平位置平衡,分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验,部分实验数据如表所示。 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 3.0 5.0 1.5 10.0 2 2.0 15.0 2.0 15.0 3 1.0 25.0 2.5 10.0 … 由表中数据可得,F1、F2、l1、l2之间的关系式是 F1l1=F2l2 。 F1l1= F2l2 1 2 点拨:(1)分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是:动力 动力臂=阻力 阻力臂(F1l1=F2l2)。 1 2 (2)①在第(1)问的某次实验中,杠杆右侧挂了4个钩码,左侧用弹簧测力计竖直向下拉,当杠杆在图甲所示位置静止时,弹簧测力计的示数是 3.0 N。 3.0 1 2 ①根据图甲中的数据,结合杠杆的平衡条件可得:F示 0.1 m=4 mg 0.15 m,解得:F示=3.0 N; ②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变,取下弹簧测力计,在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆,当杠杆再次水平并静止时,弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N,请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。 解:如图所示。 1 2 ②在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆,要使杠杆平衡,应竖直向上拉,根据杠杆平衡条件得:1.5 N l=4 mg 0.15 m,解得:l=0.2 m,根据力和力臂的画法,可画出拉力和其力臂,如图所示。 1 2 2.【2023 永州】小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件,实验使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。 (1)当杠杆静止时如图甲所示,为了方便测量力臂,需要调节杠杆在水平位置平衡,应当将杠杆的平衡螺母向 右 (填“右”或“左”)调节; 右 1 2 点拨:(1)当杠杆静止时,发现左端下沉,如图甲所示,此时,应把杠杆的平衡螺母向右调节,直至杠杆在水平位置平衡; (2)在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡,得到实验数据如表; 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 0.5 20.0 1.0 10.0 2 1.0 15.0 1.5 10.0 3 1.5 10.0 0.5 30.0 … 分析表中的数据,得到杠杆的平衡条件是 F1l1=F2l2 ; (3)本次探究经过多次实验的目的是 B ; A.减小实验误差 B.寻找普遍规律 F1l1=F2l2 B 1 2 (2)由表格中数据知,第一组数据:0.5 N 20.0 cm=1.0 N 10.0 cm; 第二组数据:1.0 N 15.0 cm=1.5 N 10.0 cm; 第三组数据:1.5 N 10.0 cm=0.5 N 30.0 cm;可得杠杆的平衡条件是:动力 动力臂=阻力 阻力臂,即F1l1=F2l2; (3)多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件,所以该实验测多组数据的目的是使得出的结论具有普遍性; 1 2 (4)如图乙所示,将A、B位置的钩码个数都减少一个,杠杆将会 右端下沉 (填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”); 右端下沉 1 2 (4)设钩码的重力为G,杠杆每一格的长度为L,A、B位置的钩码个数都减少一个,左端=G 3L=3GL,右端=2G 2L=4GL,即左端<右端,所以右端下沉; 1 2 (5)如图丙所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C,杠杆都在水平位置平衡,弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa,在b位置斜向上的拉力为Fb,则Fa 小于 (填“大于”“等于”或“小于”)Fb。 小 于 1 2 (5)根据杠杆的平衡条件分析,将弹簧测力计绕C点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其阻力臂不变,即阻力与阻力臂的乘积不变,而动力臂在从a位置到b位置的过程逐渐减小,动力逐渐增大,即Fa<Fb。 1 2 $$