2025年中考物理实验专项训练:探究杠杆平衡条件(1)
2025-04-01
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内容正文:
2025中考总复习实验专项
中考通关-----考点.难点一次解决
中考物理实验专项训练:探究杠杆平衡条件
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在试卷上无效。
3.考试结束后,本试卷和答题卡一并交回。
1、 实验题
1.(2024·吉林长春·二模)如图甲为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。小刚关注到方法中有用到杠杆的知识,于是他进行探究“杠杆的平衡条件”的实验,所用的实验器材有:杠杆(每小格均等长)、铁架台、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,杠杆静止在如图乙所示的位置,若要使杠杆在水平位置平衡,接下来应进行的操作是 。
(2)调节杠杆在水平位置平衡后,如图丙所示,在左侧A位置挂上2个钩码,在右侧B位置挂上4个钩码,杠杆达到平衡;小刚通过改变钩码的个数和位置进行多次实验,通过数据分析,得到杠杆的平衡条件是: 。
(3)如图丁所示,保持杠杆在水平位置平衡,小刚发现弹簧测力计由C方向缓慢转动到D方向,弹簧测力计的示数逐渐 。
(4)甲图中,抬起巨木的一端时,横杆、支架组成了一个 杠杆;支架下端垫有底面积较大的石块,这是为了 ;巨木下垫上圆木,能 巨木移动中受到的摩擦力。
2.(2024·吉林长春·二模)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码重均为0.5N,杠杆刻度均匀。
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,应将左端的平衡螺母向 调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是 ;
(2)如图乙所示,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆 (选“顺时针”或“逆时针”)转动;
(3)如图丙,人行走时脚可视为杠杆,支点O位于脚掌前端,动力是小腿肌肉施加的力F,阻力是人体受到的重力G,由此可判断,人行走时,脚属于 杠杆;
(4)在图丙中画出动力F的力臂l1。
3.(2024·云南昆明·三模)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,实验前杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;使杠杆处于平衡状态的目的是 ;
(2)如图乙所示,杠杆上刻度均匀,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方同时增加一个相同的钩码 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持静止不动”);
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡;当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时,其示数会 (选填“变大”、“不变”或“变小”),原因是 ;
(4)如图戊所示装置是老师制作的“杠杆力臂演示仪”。杠杆自身质量和摩擦忽略不计,O为支点,A、D为左右两端点。AO=0.8m,OB=0.2m。在作为竖直背景面的白纸上作有以O为圆心、OB长为半径的圆(图中虚线圆所示),在图中未画出作为背景的白纸。
①实验时在A点挂上重物G,为使杠杆在水平位置平衡,需在B点沿竖直向下方向施加16N的拉力F,则G为 N;
②保持A点所挂重物不变,撤去拉力F,在BD间任一位置施加拉力F,大小为16N不变。为使杠杆始终能在水平位置平衡,发现拉力方向延长线均需要满足 的要求(填圆与线的位置关系)。
4.(2024·吉林长春·二模)小明对杠杆开展相关实验探究(不计支点处摩擦);
(1)小明安装好杠杆,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明一开始杠杆的 端翘起;
(2)如图甲所示,在A点挂3个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为 N;若在(1)所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验,弹簧测力计的示数将 ;
(3)请在图甲中画出B点所受拉力的力臂l;( )
(4)小明换用可变形杠杆(AOB可绕O点转动)进一步研究杠杆平衡条件:当杠杆处于图乙所示水平位置平衡时,保持物块M的位置不变,OB向下折至如图丙所示的位置。要使杆在图丙所示位置保持平衡,则应将物块N的悬挂点移动到 ;
A.①点处
B.②点处
C.①和②之间
(5)小明提出新的问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用如图丁所示装置进行探究,在杠杆A点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在B点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置处于平衡状态,以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码的拉力为阻力F2,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现:F1l1总是大于F2l2,其原因主要是 。
5.(2024·湖南长沙·一模)小华和小鑫一起做“探究杠杆平衡条件”的实验,实验所用钩码每个重力为1N,杠杆上相邻刻度线之间的距离为5cm。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
3
10
2
15
2
1
20
1
20
3
1
30
2
15
(1)为了便于测量力臂,实验前应调节平衡螺母使杠杆在 位置平衡;
(2)小华在杠杆左右两端加挂钩码并移动钩码,使杠杆在合适的位置平衡,如图所示,随后他改变钩码个数及其位置又重复完成了两次实验,记录数据如表所示,根据实验数据,由此得出杠杆平衡的条件是 ;
(3)随后小鑫改用弹簧测力计对实验做进一步的探究,如图乙所示,在A点挂两个钩码,B点竖直向下拉弹簧测力计,杠杆在合适位置平衡后,记下弹簧测力计的示数,当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆在合适位置平衡时,则弹簧测力计的示数将 。
6.(2024·江苏泰州·三模)探究杠杆的平衡条件:
(1)安装好杠杆(支点与杠杆重心不重合),小明观察到杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于 (平衡/非平衡)状态;
(2)经过3次正确的实验后得到的实验数据如下表所示:
实验次数
左侧动力/N
动力臂/cm
右侧阻力/N
阻力臂/cm
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
分析上表中的实验数据,得到杠杆的平衡条件是 (用物理量符号表示);
(3)进行三次实验的目的是 ;(填字母)
A.取平均值减小误差 B.归纳出普遍规律 C.使每组数据更准确
(4)细心的小明发现,杠杆的支点在杠杆中心位置偏上如图丁,图甲位置杠杆的重心和支点 (在/不在)同一竖直线上;
(5)杆秤是利用杠杆平衡条件制成的测量工具,某杆秤的示意图如图戊所示,C处是秤钩、A、B位置各有一个提纽。若提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至D点,杆秤恰好水平平衡,那么以B为提纽时其零刻度线应该在 位置。若要提高称量的精确程度,应选用 处提纽。若秤砣有缺损,则杆秤所示的质量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)被测物的真实质量值。
7.(2024·辽宁沈阳·三模)某学习小组利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。(每个钩码重均为0.5N)
(1)利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究:
①实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,如甲图所示,此时杠杆 (填“处于”或“没处于”)平衡状态,接下来的操作是: ;
②同学们进行实验并收集数据,其中A、B表示杠杆两端悬挂钩码的位置,如图乙所示。
序号
/N
OA/cm
/N
OB/cm
1
0.5
10.0
1.0
5.0
2
1.0
15.0
1.5
10.0
3
2.0
10.0
1.0
20.0
同学们分析数据,分别得出以下两个结论:
A.动力×支点到动力作用线的距离=阻力×支点到阻力作用线的距离
B.动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离
为了验证哪个结论正确,他们继续进行实验。杠杆在水平位置平衡时,用弹簧测力计分别竖直向下和斜向下拉动杠杆,如图丙所示,观察到 的现象。由此,他们得出结论A是正确的;
③小组中的一名同学设计了一个更巧妙的方法证明A结论是正确的。他们制作了一个密度均匀的圆盘(相当于杠杆),圆盘可以绕着圆心O转动(转轴阻力忽略不计)。如图丁所示,若已知以O为圆心的三个同心圆的半径关系,,则在C点悬挂4个钩码,需要在D点挂上 个钩码才能使圆盘平衡。为了改变支点到力的作用点的距离,他将挂在D点的钩码先后挂在 两个点,又进行了两次实验,发现圆盘仍在图示位置平衡。这一发现进一步加深了他们对“力臂”的认识;
(2)另一组同学用如图戊所示的一根左粗右细的直木棒进行探究,悬挂使其水平平衡,利用钩码和刻度尺,使用该直木棒 (选填“能”或“不能”)探究“杠杆平衡条件”。
8.(2024·福建三明·三模)杆秤利用了杠杆原理,历史悠久,映射着我国古代人民的智慧。在物理实践活动中,小明探究杠杆的平衡条件之后,制作了一把杆秤。
(1)将杠杆的中点悬挂,杠杆在图甲所示的位置静止,此时应将杠杆的平衡螺母向 调节,以便于直接在杠杆上读出 ;
(2)调节杠杆水平平衡后,在杠杆两侧悬挂不同数量的钩码并移动钩码的位置,使杠杆重新水平平衡,测得的实验数据如表。
实验次数
动力F1/N
动力臂
l2/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
3
10
①请将表格横线处的内容补充完整∶ ;
②小明多次实验的目的是 。
(3)如图乙,将弹簧测力计从D位置旋转到C位置,此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数 ;
(4)实验后,小明制作了如图丙所示的杆秤,经测试发现杆秤能测的物体的最大质量太小。能增大杆秤测最大质量的办法是 。
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$$2025中考总复习实验专项
中考通关-----考点.难点一次解决
中考物理实验专项训练:探究杠杆平衡条件
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在试卷上无效。
3.考试结束后,本试卷和答题卡一并交回。
1、 实验题
1.(2024·吉林长春·二模)如图甲为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。小刚关注到方法中有用到杠杆的知识,于是他进行探究“杠杆的平衡条件”的实验,所用的实验器材有:杠杆(每小格均等长)、铁架台、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,杠杆静止在如图乙所示的位置,若要使杠杆在水平位置平衡,接下来应进行的操作是 。
(2)调节杠杆在水平位置平衡后,如图丙所示,在左侧A位置挂上2个钩码,在右侧B位置挂上4个钩码,杠杆达到平衡;小刚通过改变钩码的个数和位置进行多次实验,通过数据分析,得到杠杆的平衡条件是: 。
(3)如图丁所示,保持杠杆在水平位置平衡,小刚发现弹簧测力计由C方向缓慢转动到D方向,弹簧测力计的示数逐渐 。
(4)甲图中,抬起巨木的一端时,横杆、支架组成了一个 杠杆;支架下端垫有底面积较大的石块,这是为了 ;巨木下垫上圆木,能 巨木移动中受到的摩擦力。
【答案】 将杠杆右端的螺母向右端移动,使杠杆在水平位置平衡 变大 省力 增大接触面积,减小支架对地面的压强 减小
【详解】(1)[1]实验前,把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,杠杆右端偏高,故记下来应将杠杆右端的螺母向右端移动,使杠杆在水平位置平衡。
(2)[2]在左侧A位置挂上2个钩码,在右侧B位置挂上4个钩码,杠杆达到平衡;由实验数据得到动力×动力臂=阻力×阻力臂,即
(3)[3]如图丙所示,在实验过程中,小华将弹簧测力计由C方向缓慢转动到D方向,阻力与阻力臂不变,由于动力臂变小,则弹簧测力计的示数将变大。
(4)[4][5][6]横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,是省力杠杆;支架对地面的压力一定,在支架下面垫有面积较大的石块,其实质是增大接触面积,减小支架对地面的压强;在巨木下垫上一些圆木,是变滑动为滚动,为了减小摩擦,更容易前移。
2.(2024·吉林长春·二模)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码重均为0.5N,杠杆刻度均匀。
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,应将左端的平衡螺母向 调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是 ;
(2)如图乙所示,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆 (选“顺时针”或“逆时针”)转动;
(3)如图丙,人行走时脚可视为杠杆,支点O位于脚掌前端,动力是小腿肌肉施加的力F,阻力是人体受到的重力G,由此可判断,人行走时,脚属于 杠杆;
(4)在图丙中画出动力F的力臂l1。
【答案】 右 便于测量力臂大小,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响 6 顺时针 省力
【详解】(1)[1][2]如图甲所示,杠杆左端下沉,应将平衡螺母向上翘的右端移动,此时所挂钩码对杠杆产生的拉力的力臂在杠杆上,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(2)[3]根据杠杆的平衡条件,可得
解得
[4]将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则左侧力与力臂的乘积为
右侧力与力臂的乘积为
因为右侧力与力臂的乘积更大,杠杆右端下沉,即顺时针转动。
(3)[5]如图丙,人行走时脚可视为杠杆,支点O位于脚掌前端,动力臂大于阻力臂,故人行走时,脚属于省力杠杆。
(4)[6]力F为动力,从支点做F的作用线的垂线段,即为动力臂l1,如图所示:
3.(2024·云南昆明·三模)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,实验前杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;使杠杆处于平衡状态的目的是 ;
(2)如图乙所示,杠杆上刻度均匀,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方同时增加一个相同的钩码 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持静止不动”);
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡;当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时,其示数会 (选填“变大”、“不变”或“变小”),原因是 ;
(4)如图戊所示装置是老师制作的“杠杆力臂演示仪”。杠杆自身质量和摩擦忽略不计,O为支点,A、D为左右两端点。AO=0.8m,OB=0.2m。在作为竖直背景面的白纸上作有以O为圆心、OB长为半径的圆(图中虚线圆所示),在图中未画出作为背景的白纸。
①实验时在A点挂上重物G,为使杠杆在水平位置平衡,需在B点沿竖直向下方向施加16N的拉力F,则G为 N;
②保持A点所挂重物不变,撤去拉力F,在BD间任一位置施加拉力F,大小为16N不变。为使杠杆始终能在水平位置平衡,发现拉力方向延长线均需要满足 的要求(填圆与线的位置关系)。
【答案】 右 便于测量力臂大小 4 左端下沉 变大 见解析 4 拉力方向延长线与圆相切
【详解】(1)[1][2]调节杠杆在水平位置平衡,杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向右调,使杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量力臂大小。
(2)[3][4]设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G
GALA=FBLB
即
3G×4L=nG×3L
解得
n=4
当杠杆平衡后,将A、B两点下方同时增加一个相同的钩码。则有
4G×4L>5G×3L
故左端下沉。
(3)[5][6]保持C点不变,当弹簧测力计从丙位置转到丁位置时,根据杠杆的平衡条件,动力臂变小,动力会变大。
(4)[7]根据杠杆的平衡条件得
G•AO=FB•OB
[8]在BD间任一位置施加拉力F,大小为16N不变,根据杠杆平衡条件
G•AO=F•OC
因为
F=FB
所以
OC=OB=r
故动力臂始终等于圆的半径。即为使杠杆始终能在水平位置平衡,发现拉力方向延长线均需要满足拉力方向延长线与圆相切。
4.(2024·吉林长春·二模)小明对杠杆开展相关实验探究(不计支点处摩擦);
(1)小明安装好杠杆,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明一开始杠杆的 端翘起;
(2)如图甲所示,在A点挂3个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为 N;若在(1)所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验,弹簧测力计的示数将 ;
(3)请在图甲中画出B点所受拉力的力臂l;( )
(4)小明换用可变形杠杆(AOB可绕O点转动)进一步研究杠杆平衡条件:当杠杆处于图乙所示水平位置平衡时,保持物块M的位置不变,OB向下折至如图丙所示的位置。要使杆在图丙所示位置保持平衡,则应将物块N的悬挂点移动到 ;
A.①点处
B.②点处
C.①和②之间
(5)小明提出新的问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用如图丁所示装置进行探究,在杠杆A点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在B点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置处于平衡状态,以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码的拉力为阻力F2,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现:F1l1总是大于F2l2,其原因主要是 。
【答案】 左 1 偏小 B 杠杆的自重对杠杆平衡有影响
【详解】(1)[1]要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母向上翘的一端移动,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明杠杆左端翘起。
(2)[2]设杠杆一格长为L,在A点挂3个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,由杠杆平衡条件得到:
经整理可知,此时拉力的大小为
[3]若在第(1)小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验,由于右侧已经存在杠杆的重力与力臂的乘积,故弹簧测力计的示数会偏小。
(3)[4]从支点O向力的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是力臂l,如图所示:
(4)[5]松开螺母保持OA水平不动,使OB向下折,保持物块M的位置不变,则G1×OA保持不变,若要使杠杆仍保持平衡,则应保持
因G2保持不变,则应保持力臂不变,即
力臂是指从支点到力的作用线的距离,而力始终是竖直向下的,则应将N移到②点处,以确保力的作用线相同,故B符合题意。
故选B。
(5)[6]用如图丁所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响,所以F1l1总是大于F2l2。
5.(2024·湖南长沙·一模)小华和小鑫一起做“探究杠杆平衡条件”的实验,实验所用钩码每个重力为1N,杠杆上相邻刻度线之间的距离为5cm。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
3
10
2
15
2
1
20
1
20
3
1
30
2
15
(1)为了便于测量力臂,实验前应调节平衡螺母使杠杆在 位置平衡;
(2)小华在杠杆左右两端加挂钩码并移动钩码,使杠杆在合适的位置平衡,如图所示,随后他改变钩码个数及其位置又重复完成了两次实验,记录数据如表所示,根据实验数据,由此得出杠杆平衡的条件是 ;
(3)随后小鑫改用弹簧测力计对实验做进一步的探究,如图乙所示,在A点挂两个钩码,B点竖直向下拉弹簧测力计,杠杆在合适位置平衡后,记下弹簧测力计的示数,当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆在合适位置平衡时,则弹簧测力计的示数将 。
【答案】 水平 动力×动力臂=阻力×阻力臂 变大
【详解】(1)[1]杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来。
(2)[2]分析实验数据可知,F1L1=F2L2,故杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)[3]当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时,拉力的力臂减小,阻力和阻力臂不变,拉力会变大,所以弹簧测力计的示数将变大。
6.(2024·江苏泰州·三模)探究杠杆的平衡条件:
(1)安装好杠杆(支点与杠杆重心不重合),小明观察到杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于 (平衡/非平衡)状态;
(2)经过3次正确的实验后得到的实验数据如下表所示:
实验次数
左侧动力/N
动力臂/cm
右侧阻力/N
阻力臂/cm
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
分析上表中的实验数据,得到杠杆的平衡条件是 (用物理量符号表示);
(3)进行三次实验的目的是 ;(填字母)
A.取平均值减小误差 B.归纳出普遍规律 C.使每组数据更准确
(4)细心的小明发现,杠杆的支点在杠杆中心位置偏上如图丁,图甲位置杠杆的重心和支点 (在/不在)同一竖直线上;
(5)杆秤是利用杠杆平衡条件制成的测量工具,某杆秤的示意图如图戊所示,C处是秤钩、A、B位置各有一个提纽。若提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至D点,杆秤恰好水平平衡,那么以B为提纽时其零刻度线应该在 位置。若要提高称量的精确程度,应选用 处提纽。若秤砣有缺损,则杆秤所示的质量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)被测物的真实质量值。
【答案】 平衡 F1l1=F2l2 B 在 D B 大于
【详解】(1)[1]如图甲所示,杠杆在此位置静止,所以此时杠杆处于平衡状态。
(2)[2]由表中的实验数据可知
1.0N×10cm=2.0N×5cm
1.5N×5cm=0.5N×15cm
2.0N×15cm=1.5N×20cm
可以看出杠杆平衡条件是F1l1=F2l2。
(3)[3]实验中多次实验的目的是得到杠杆平衡的普遍规律,避免偶然性,故选B。
(4)[4]杠杆的支点在杠杆中心位置偏上如图丁,图甲位置时杠杆处于静止状态,说明杠杆受到的重力和支持力平衡,则杠杆的重心和支点在同一竖直线上。
(5)[5][6][7]由图可知,C处是秤钩,提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至提纽D点,秤杆恰好水平平衡
G秤砣×BD=G×BCD点为杆秤的零刻度线秤钩;使用提扭A时,与使用B相比,秤砣的力臂变大,物体的力臂变小,由
m秤砣gl秤砣=m物gl秤砣
因此同一刻度线对应的读数应变大,因此提B称量时,测量更精确但量程小;当秤砣磨损一部分,相当于秤砣的质量减小了,根据杠杆的平衡条件知,在阻力和阻力臂不变时,动力减小,动力臂增大,所以测量结果偏大了。
7.(2024·辽宁沈阳·三模)某学习小组利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。(每个钩码重均为0.5N)
(1)利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究:
①实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,如甲图所示,此时杠杆 (填“处于”或“没处于”)平衡状态,接下来的操作是: ;
②同学们进行实验并收集数据,其中A、B表示杠杆两端悬挂钩码的位置,如图乙所示。
序号
/N
OA/cm
/N
OB/cm
1
0.5
10.0
1.0
5.0
2
1.0
15.0
1.5
10.0
3
2.0
10.0
1.0
20.0
同学们分析数据,分别得出以下两个结论:
A.动力×支点到动力作用线的距离=阻力×支点到阻力作用线的距离
B.动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离
为了验证哪个结论正确,他们继续进行实验。杠杆在水平位置平衡时,用弹簧测力计分别竖直向下和斜向下拉动杠杆,如图丙所示,观察到 的现象。由此,他们得出结论A是正确的;
③小组中的一名同学设计了一个更巧妙的方法证明A结论是正确的。他们制作了一个密度均匀的圆盘(相当于杠杆),圆盘可以绕着圆心O转动(转轴阻力忽略不计)。如图丁所示,若已知以O为圆心的三个同心圆的半径关系,,则在C点悬挂4个钩码,需要在D点挂上 个钩码才能使圆盘平衡。为了改变支点到力的作用点的距离,他将挂在D点的钩码先后挂在 两个点,又进行了两次实验,发现圆盘仍在图示位置平衡。这一发现进一步加深了他们对“力臂”的认识;
(2)另一组同学用如图戊所示的一根左粗右细的直木棒进行探究,悬挂使其水平平衡,利用钩码和刻度尺,使用该直木棒 (选填“能”或“不能”)探究“杠杆平衡条件”。
【答案】 处于 将平衡螺母向左调节 弹簧测力计示数不同 6 G、P 能
【详解】(1)①[1][2]实验前,杠杆静止,杠杆处于平衡状态。如图杠杆的左端上翘,平衡螺母向上翘的应将平衡螺母向左端移动。
②[3]杠杆在水平位置平衡时,用弹簧测力计分别竖直向下和斜向下拉动杠杆,如图丙所示,观察到弹簧测力计的示数不同。说明斜拉时结论②不成立,因而他们得出结论 ①是正确的。
③[4]设一个钩码的重力为G,在C点悬挂4个钩码,由杠杆平衡条件得到
4G×OC=nG×OB
4G×3OA= nG×2OA
n=6
需要在D点挂上6个钩码才能使圆盘平衡。
[5]根据杠杆平衡条件,左边力与力臂保持不变,右边力也保持不变,要使圆盘仍然平衡,则右边的力臂也必须保持不变,即他可以将挂在G点的钩码先后挂在D、P两个点又进行实验,确保力臂不变。
(2)[6]如图所示
木棒悬挂时在水平位置平衡,可得到
G1l1=G2l2
其重心在支点上,避免了杠杆自重对实验的影响,在其两端挂上数量不同的钩码,调整位置,使杠杆在水平位置平衡,用刻度尺测出力臂,就能探究杠杆平衡的条件。
8.(2024·福建三明·三模)杆秤利用了杠杆原理,历史悠久,映射着我国古代人民的智慧。在物理实践活动中,小明探究杠杆的平衡条件之后,制作了一把杆秤。
(1)将杠杆的中点悬挂,杠杆在图甲所示的位置静止,此时应将杠杆的平衡螺母向 调节,以便于直接在杠杆上读出 ;
(2)调节杠杆水平平衡后,在杠杆两侧悬挂不同数量的钩码并移动钩码的位置,使杠杆重新水平平衡,测得的实验数据如表。
实验次数
动力F1/N
动力臂
l2/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
3
10
①请将表格横线处的内容补充完整∶ ;
②小明多次实验的目的是 。
(3)如图乙,将弹簧测力计从D位置旋转到C位置,此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数 ;
(4)实验后,小明制作了如图丙所示的杆秤,经测试发现杆秤能测的物体的最大质量太小。能增大杆秤测最大质量的办法是 。
【答案】 右 力臂 15 寻找普遍规律 变大 见详解
【详解】(1)[1][2]杠杆在图甲所示的位置静止时,左端偏低右端偏高,为使得杠杆在水平位置平衡应将右端的平衡螺母向右调节,这样做的目的是便于直接在杠杆上读出力臂。
(2)[3]由杠杆平衡条件可知,第3次实验时动力臂为
[4]实验次数少,得出的结论具有偶然性,所以小明多次实验的目的是寻找普遍规律。
(3)[5]在图2中,保持A点不变,测力计从D位置转动到C位置时,拉力F向左倾斜,此时F的力臂变短,阻力和阻力臂不变。根据杠杆的平衡条件,拉力变大,即弹簧测力计的示数变大。
(4)[6]如图3所示的杆秤,支点为b,假设动力臂为lab,阻力臂为lbc,不计杆杆自身的重力,根据杠杆的平衡条件知
所以在秤砣和杆秤长短不变时,能使杆秤所测最大质量变大的是将b点向左移。
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