2024年中考物理一轮复习--------实验15 探究杠杆平衡条件的实验

实验十五 探究杠杆平衡条件的实验 【探究目的】： 　　杠杆的平衡条件 【实验器材】： 　　杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、 细线、 刻度尺； 【探究假设】： 　　杠杆的平衡可能与“动力和力臂的乘积”、“阻力和阻力臂的乘积”有关。 【实验步骤】： ①调节杠杆两端的 ，使横梁平衡。 ②在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码【每一个钩50g=0.05kg，重为：G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N】，（假设左端砝码的重力产生的拉力为阻力F2，右端钩码的重力产生的拉力为动力F1，）先固定F1大小和动力臂l1的大小，再选择适当的阻力F2，然后移动阻力作用点，改变阻力臂l 2大小，直至杠杆平衡，分别记录下此时动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l 2的数值，并将实验数据记录在表格中。 ③固定F1大小和动力臂l1的大小，改变阻力F2的大小，在移动阻力作用点，改变阻力臂l 2大小，直至杠杆平衡，记录下此时的阻力F2和阻力臂l 2的数值，并填入到实验记录表格中。 ④改变动力F1的大小，保持动力臂l1的大小以及阻力F2大小不变，再改变阻力F2作用点，直至杠杆重新平衡，记录下此时动力F1大小和阻力臂l 2的大小，并填入到实验数据记录表。 ⑤整理实验器材。 【数据记录】：实验数据记录表如下： 动力F1（N） 动力臂l1(cm) 动力×动力臂(NM 阻力F2(N) 阻力臂l2(cm) 阻力×阻力臂(N•m) 步骤2 步骤3 步骤4 【实验结论】：根据实验记录数据，探究结论是： 公式表示： 思考：在上述探究实验中，为什么每次都要使杠杆在水平位置保持平衡？ 答：可以方便用刻度尺来直接测出实验中杠杆的力臂大小 【考点方向】： 1、实验前杠杆的调节： 。 2、将杠杆调成水平平衡的目的是： 。 3、选择杠杆终点作为支点的好处： 。 4、将砝码换成测力计的好处是： 。 5、将砝码换成测力计的缺点是： 。 6、如上图，乙图和丙图中，弹簧测力计的示数作怎样变化： 。 7、你认为哪个图更合理？答： 。 8、使用弹簧测力计代替钩码最终目的是： 。 9、多次实验的目的是： 。 【经典例题】： 【母题】：1．小明和小红用图所示的杠杆一起探究杠杆的平衡条件： （1）实验前，应使图中的杠杆在________位置平衡，可以将杠杆左端的平衡螺母向________调。 （2）调平衡后，小明在图所示位置处挂上4个钩码（每个重为1N），要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右端的点挂上________个钩码，这时使杠杆在水平位置平衡的好处是________。 （3）小明用调节好的杠杆进行了一次实验，所得数据如下表 动力/N 阻力/N 动力臂/cm 阻力臂/cm 4 2 3 6 于是他得出了杠杆的平衡条件：，请你对此作出评价：_______________。 （4）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是：___________。 2．如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和若干个质量相同的钩码。 （1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，可把杠杆右端的平衡螺母向 （填“左”或 “右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持 并静止，达到平衡状态．这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 。 （2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡．于是小明便得出了杠杆的平衡条件为 。他这样得出的结论是否合理? ；为什么? （3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“当支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是 。 3．如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干。 （1）实验前将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，此时杠杆处于_____（选填“平衡状态”或“非平衡状态”），应把杠杆两端的平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡，这样做的好处是_____； （2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡，于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：_____（字母表示），他这样得出的结论_____（选填“合理”或“不合理”），原因是_____； （3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是_____。 4．如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。  1.实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应把杠杆两端的平衡螺母向__________(左/右)调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是便于直接__________。 2.杠杆调节平衡后,小明在杠杆上的点处挂4个钩码,在点处挂__________个钩码后,杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为: 。他这样得出的结论__________(合理/不合理);原因是:__________。 3.实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:__________。 5．如图甲所示，小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个. 1.实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉.此时，应把杠杆左端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，达到水平平衡状态. 2.杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡.于是小明便根据这次实验得出了杠杆的平衡条件，他这样得出的结论是否合理?____;理由是:_____. 3.实验结束后.小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立? ”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究.发现在杠杆左端的不同位置.用弹簧测力计竖 直向上拉使杠杆处于水平平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符.其原因可能是:______. 4.杠杆不处于水平位置时能否平衡？小海和小红意见不同.小海认为能平衡，于是他每次让杠杆倾斜时静止，这样实验也得出了同样的杠杆平衡条件.小海认为杠杆平衡不一定是水平的，这种说法 (填“正确”或“不正确”).小红仔细研究后发现自己在水平位置实验的方案比小海好.请你说出小红的理由:_____. 6．在研究杠杆平衡条件的实验中： （1）如图甲所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向▲ （左/右）调节，使杠杆在 ▲ 位置平衡． （2）如图乙所示是小华在探究时的情况，为使杠杆平衡，她可以采取的做法是： ▲ （不添加新器材，写出一条即可）． （3）在探究过程中，我们需要测量和记录动力、动力臂、阻力、阻力臂四个物理量，在进行多次实验的过程中，我们 ▲ （选填“可以”或“不可以”）同时改变多个量，进行杠杆平衡条件的探究． （4）如图丙所示是小明在探究杠杆平衡时的情况，按照他的方法，当杠杆静止时，杠杆平衡条件将 ▲ 成立（选填“仍然”、“不”或“可能”）；若每个钩码重0.5N，弹簧测力计的示数 ▲ 2N（填“大于”、“小于”或“等于”）． （5）小虎还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图丁所示．小虎在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡，你认为原因是 ▲ ． 7．小奇利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件。 （1）挂钩码前，杠杆静止在如图甲所示位置，应将杠杆两端的平衡螺母向________（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是便于________； （2）为探究杠杆的平衡条件，小奇用下表中的两种方案进行收集实验数据，其中合理的是方案________； 实验序号 方案一 方案二 1 3 10 3 10 3 5 5 3 2 2 20 2 20 4 15 3 20 3 1 15 1 15 2 25 5 10 （3）实验中，小奇多次改变力和力臂的大小，目的是________； （4）根据选择的合理方案的三组数据，分析可知杠杆的平衡条件是：________（用字母表示）； （5）我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，如图丙所示，“权”“重”对应杠杆中的力，其中“重”表示被测量的物重，“标”“本”对应杠杆中的力臂。为了扩大杆秤的量程，请你根据杠杆平衡原理，说出采取的方法是________（写出一种即可）。 8．下面是小聪利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆平衡条件”的实验。 （1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到_______位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向_______（选“左”或“右”）端调节； （2）调节平衡后，在杠杆B点处挂6个钩码，如图甲所示，则在A点处应挂_______个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡； （3）图乙是小聪利用弹簧测力计做的某次实验情景，已知杠杆每格长5cm，钩码每个重0.5N，请将弹簧测力计的示数填入下表： 实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 _______ 0.15 3.0 0.10 上述实验数据不符合杠杆平衡条件，出现问题的原因是_______。 9．如图是小明利用刻度均匀的杠杆“探究杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重0.5N，杠杆每小格距离为1cm，不考虑杠杆自重对实验的影响）。 （1）实验前，发现杠杆静止时左端下沉，这时应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便于______。 （2）如图甲所示，在杠杆A点处挂4个钩码，B点处应挂______个钩码，杠杆仍能在水平位置平衡。 （3）小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡，如图乙所示，此时弹簧测力计的示数______（选填“大于”、“小于”或“等于”）1N。 （4）小明经过多次实验。分析实验数据后得出杠杆平衡条件公式为______。 10．小明和小丽在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个； （1）实验前，小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向__________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了__________； （2）如图1所示，在杠杆左边A处挂四个相同的钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码__________个； （3）取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点使杠杆在水平位置保持平衡（如图2所示）。当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将__________（选填“一直变大”“一直变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）； 【拓展】小丽利用如图3所示装置“探究杠杆的平衡条件”，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是：__________； 小丽又利用该装置“探究杠杆的机械效率”，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。她将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为，测得A、B两点上升的高度分别为、，则此次杠杆的机械效率为__________。（用物理量的符号表示） 学科网（北京）股份有限公司 $$