内容正文:
解析:如图甲,动力臂为BD,阻力臂为AB,F
×BD=F阻×AB;如图乙,动力臂为CD,阻力臂为
BC,F'×CD=F阻×BC;由图可知AB=BC,BD
>CD,因为F<F',则左图更省力。
12.
如图所示
解析:由题知,带有书柜的办公桌的重心偏右,
应在左侧施加动力,要用最小的力抬起办公桌一
端,动力作用点在左上角A 点,支点在右下角。连
接O 与办公桌的左上角A 点就是最长的动力臂,然
后作垂直于OA 向上的力即可。
【培优提高】
13.
A 解析:秒针的重力不变,当秒针在水平
位置时重力的力臂最大,则当指针在左侧水平位置
向上时,电能要克服的阻力及重力的力臂的乘积最
大,此时消耗的电能最多,故秒针最有可能停在9点
的位置。
14.
如图所示
解析:根据杠杆的平衡条件可知,动力臂为车
轮的直径时最省力;过O 点作垂直于车轮直径的向
上的力即可。
15.
(1)水槽中无水时,物体N 下端与水槽的
底部恰好接触且压力为零,此时压力传感器的示数
为零,此时杠杆处于平衡状态,根据杠杆的平衡条
件可知:m1g×AO=m2g×BO,则:m1=m2×
BO
OA
=4
kg×4=16
kg;
(2)M 的重力:G1=m1g=16
kg×10
N/kg=
160
N,
A 端受到的拉力:FA=G1-F=160
N-40
N
=120
N,
根据杠杆的平衡条件可知:FA×AO=FB×
BO,则B 端受到的拉力:FB=
FA×AO
OB =120
N×
1
4=30
N,
N 的重力:G2=m2g=4
kg×10
N/kg=40
N,
N 浸入水中,受到竖直向上的拉力和浮力、竖
直向下的重力,则浮力:F浮=G2-FB=40
N-
30
N=10
N,
N 排 开 的 水 的 体 积:V排 =
F浮
ρ液g
=
10
N
1.0×103
kg/m3×10
N/kg
=10-3
m3,
N 浸入水中的深度即水的深度:h=
V排
S =
10-3
m3
0.002
m2=0.5
m。
第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
【基础提升】
1.
D 解析:设杆秤的阻力臂为l1,动力臂为
l2,秤砣的重力为G2,物体的重力为G1,如图所示,
由杠杆平衡条件得:G1l1=G2l2;若在秤盘中再加
入一个同样的物体,G1 增大。减小秤砣的质量,即
减小秤砣的重力G2,在l1、l2 不变的情况下,G1 增
大,秤杆不能水平平衡,故A错误;将提纽向左移
动,l1 增大,l2 减小,秤砣的重力G2 不变,G1 增大,
秤杆不能水平平衡,故B错误;将秤砣向右移动,l1
不变,l2 减小,秤砣的重力G2 不变,G1 增大,秤杆
不能水平平衡,故C错误;将秤砣向左移动到适当
位置,l1 不变,l2 增大,秤砣的重力G2 不变,G1 增
大,秤杆可水平平衡,故D正确。
2.
B 解析:秤盘放100
g物体、秤砣移到B 点
时,秤杆再次水平平衡,则在B 点所示的质量为物
体的质量,在O 到B 两条刻线之间均匀地画上49
条刻度线,从O 到B 点共50个小格每一小格表示
的质量:m0=
100
g
50 =2
g,故A错误;称中药时B 端
翘起,杆秤不能水平平衡,说明物体的质量大于秤
砣指示的示数,可以向右侧移动秤砣,也可以减少
物体的质量来使杆秤恢复水平平衡,故B正确;由
杠杆平衡条件可得m物g×OA=m砣g×OB,秤砣
磨损,则OB 会变大,测量结果将偏大,故C错误;
若将提纽移到O 点右侧,测量相同质量的物体时,
左边力臂变大,则其量程变小,故D错误。
3.
B 解析:称量过程中,秤杆绕着B 点转动,
B 点是支点,故A正确;“标”“本”表示力臂,“权”
“重”表示力,故B错误;当“重”更重时,阻力变大,
动力与动力臂的乘积不变,由杠杆原理得,阻力臂
变小,应将“权”向左移动,故C正确;若“权”磕掉一
·85·
块,阻力减小,其他条件不变时,阻力变大,则人们
在不知情的情况下用其称量,“重”的测量值将偏
大,故D正确。
4.
A 解析:杆秤使用时水平平衡:F1L1=
F2L2,即:G物×LOA=G秤锤×LOB,则:LOB=
LOA
G秤锤×
G物,G秤锤 和LOA 不变,则LOB 和G物 成正比例函数
关系。
5.
秤砣 提纽 解析:由图知,弹簧测力计相
当于杆秤的秤砣,吊钩相当于杆秤的提纽。
6.
支点 300 解析:轻质杆制作的杆秤提纽
处相当于杠杆的支点。在秤盘中放入物体后,将
100
g的秤砣移至B 处时,秤杆再次水平平衡,此时
OB=3OA,则阻力 F1=mg=100×10-3
kg×
10
N/kg=1
N,根据杠杆的平衡条件可得F1·OB
=F2·OA,F2=
OB
OA
·F1=3×1
N=3
N。物体的
重力G=F1=3
N,物体的质量m=Gg=0.3
kg=300
g。
7.
B 点 均匀 1.2 解析:提纽在O 点,提
起提纽,托盘中不放重物,秤砣移至O 点左侧的B
点,秤杆可以在水平位置平衡,因此B 点为零刻度
线。秤盘没有放物体时,m秤砣 g×OB=m秤 g×
OG,即0.4
kg×10
N/kg×2
cm=0.8
kg×10
N/kg
×OG,解得OG=1
cm,即杆秤的重心在O 点右侧
1
cm;由杠杆平衡条件F1L1=F2L2 可知无论杆秤
粗细是否均匀,动力臂与阻力的大小成正比,则秤的
刻度线分布是均匀的;由杠杆平衡条件F1L1=F2L2
知当称盘放物体,秤砣移到C 点时有:m秤砣 g×
OC+m秤g×OG=mg×OA,0.4
kg×10
N/kg×
28
cm+0.8
kg×10
N/kg×1
cm=m×10
N/kg×
10
cm,解得:m=1.2
kg。
8.
0.8 右 解析:以提纽1为支点,杠杆平
衡,有G物L右=G砣 L左,即:m物gL右=G砣 L左,物
体的质量:m物=
G砣L左
L右g =
20
N×20
cm
5
cm×10
N/kg=0.8
kg;
若小明用提纽2来测量该物体,秤砣和物体的重力
不变,物体对杆秤的拉力的力臂变小,根据杠杆的
平衡条件可知,秤砣对杠杆的拉力的力臂变小,即
秤砣应向右移动。
9.
40 右 解析:杆秤相当于一个杠杆,
O 为
支点,由杠杆平衡条件可得:G砣×OB=G药×OA,
m砣g×OB=m药g×OA,即:m砣×3OA=120
g×
OA,解得秤砣的质量:m砣=40
g;接下来要测30
g
的人参片,即药材的质量减小,在OA、m砣 一定时,
要使杠杆重新水平平衡,应减小OB 的长度,即将秤
砣向B 点右侧移动。
10.
600 1 解析:以O 点为支点,秤砣移到B
处,恰好能使杆秤水平平衡,根据杠杆平衡条件得:
m物g·OA=m秤砣g·OB,重物质量:m物=
OB
OA
·
m秤砣=30
cm
10
cm
·200
g=600
g;往秤盘中再增加20
g
的物体,假设秤砣移到C 点,根据杠杆平衡条件得:
m物'g·OA=m秤砣g·OC,则C 点到支点的距离:
OC=
m物'
m秤砣
·OA=600
g+20
g
200
g
·10
cm=31
cm,秤
砣需要从B 处移动的距离:BC=OC-OB=31
cm
-30
cm=1
cm。
11.
(1)如图所示 (2)10.0 0.5 (3)换用质
量更大的秤砣 (4)见解析
解析:(1)过支点O 作力F1 作用线的垂线段即
为力臂l1;(2)由图甲可知,F2 的力臂l2=10.0
cm
=0.1
m;当
F2=1
N时,F 竖直向上拉杠杆,此时
F 的力臂l1=20.0
cm=0.2
m,根据杠杆平衡条件
得:F1=
F2l2
l1 =
1
N×0.1
m
0.2
m =0.5
N;(3)要增大杆
秤的测量范围,可以换用质量更大的秤砣,根据杠
杆平衡条件知,两力臂不变,秤砣重力变大,对秤杆
的拉力变大,即动力变大,则阻力会变大,即称量的
物体重力变大,杆秤的测量范围变大;(4)根据杠杆
平衡条件可得:m1g·OA=m2g·OB,则有:OB=
OA
m2
·m1,因为OA 和m2 均为定值,则OB 和m1 成
正比,因此,杆秤刻度是均匀的。
【培优提高】
12.
A 解析:设秤杆和秤盘的重心为C,当杠
杆平衡时秤砣放在A 点,G秤×OC=G砣×OA,即:
m秤g×OC=m砣 g×OA,0.5
kg×OC=1
kg×
3
cm,OC=6
cm,使用1
kg秤砣(正常情况下),设
秤砣到O 点的距离L,m物g×OB+m秤g×OC=
m砣g×L,即:3
kg×g×9
cm+0.5
kg×g×6
cm
=1
kg×g×L,解得:L=30
cm;当使用0.7
kg秤
砣时,秤砣到O 点的距离不变(售出3.0
kg的物
品,秤砣的位置不变),m物'g×OB+m秤g×OC=
m砣'g×L,即:m物'g×9
cm+0.5
kg×g×6
cm=
0.7
kg×g×L,解得:m物'=2
kg。消费者得到的物
品实际质量为2
kg。
·95·
13.
(1)25 (2)5 (3)25 0.1 (4)0.8
(5)2.5 解析:(1)空烧杯质量m空=20
g+5
g=
25
g;(2)把APB 看作杠杆,P 为支点,A 点受力
FA=G杯=m杯g=0.025
kg×10
N/kg=0.25
N,B
点受力FB=G钩码=m钩码 g=0.05
kg×10
N/kg=
0.5
N,根据杠杆平衡条件得FA·AP=FB·PB,
此刻度线到提挂点P 距离PB=
FA
FB×AP=
0.25
N
0.5
N×
0.1
m=0.05
m=5
cm;(3)100
mL密度为1
g/cm3
的水 倒 入 塑 料 杯 中,水 的 质 量 m水 =ρ水 V水 =
1
g/cm3×100
cm3=100
g,A 点受力FA'=G杯+
G水=0.25
N+0.1
kg×10
N/kg=1.25
N,根据杠
杆平衡条件得FA'·AP=FB·PB',此刻度线到
提挂点P 距离PB'=
FA'
FB ×AP=
1.25
N
0.5
N×0.1
m=
0.25
m=25
cm;将“0”到“1”刻度线之间均分10等
份,则该密度计的分度值为0.1
g/cm3;(4)该密度
计的分度值为0.1
g/cm3,由图丙知则待测液体密
度为0.8
g/cm3;(5)“0”到“1”之间共20
cm,将“0”
到“1”刻度线之间均分10等份,每份长度2
cm,秤
砣细线在“0.5”刻度处,此刻度线到“0”距离为
10
cm,“0.5”刻度线到提挂点P 距离为15
cm,将
石块放入空塑料杯中,杠杆平衡时,秤砣细线在
“0.5”刻度处,可得FA1=
15
cm
10
cm×0.5
N=0.75
N,
则石块重力G石=FA1-G杯=0.75
N-0.25
N=
0.5
N,石块质量m石=
G石
g =
0.5
N
10
N/kg=0.05
kg=
50
g;秤砣细线在“1.3”刻度处,此刻度线到提挂点
P 距离为31
cm,向杯中加水至100
mL标记处(石
块浸没),杠杆再次平衡时,秤砣细线在“1.3”刻度
处,可得FA2=
31
cm
10
cm×0.5
N=1.55
N,则加入水的
重力G水=FA2-FA1=1.55
N-0.75
N=0.8
N,加
入水的体积V水=
G水
ρ水g
= 0.8
N
1.0×103
kg/m3×10
N/kg
=0.8×10-4
m3=80
cm3,石块体积V石=100
cm3
-80
cm3=20
cm3,石块密度:ρ=
m石
V石 =
50
g
20
cm3=
2.5
g/cm3。
第3节 滑轮
第1课时 定滑轮和动滑轮
【基础提升】
1.
D 解析:动滑轮实质是动力臂为阻力臂二
倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力,但不能改变力
的方向。
2.
D 解析:旗杆顶部滑轮的轴固定不动,是一
个定滑轮,定滑轮可以改变力的方向。
3.
D 解析:定滑轮实质是一个等臂杠杆,使用
定滑轮不能省力,无论沿哪个方向匀速拉起物体,
力的大小都相等,即F1=F2=F3=F4。
4.
D 解析:使用动滑轮可以省力,但费距离,故
A错误;物体运动的速度:v=ht=
4
m
10
s=0.4
m/s,故
B错误;不计绳重与摩擦,拉力:F=1n
(G+G动)=
1
2×
(10
N+2
N)=6
N,故C错误;绳子自由端移
动的距离:s=2h=2×4
m=8
m,故D正确。
5.
D 解析:图甲是动滑轮,动滑轮不能改变力
的方向,不计绳重、轮重和摩擦,F甲=12G物=
1
2×
200
N=100
N,拉力移动的距离s=2h=2×2
m=
4
m,故A、B错误;图乙是动滑轮,不计绳重、轮重
和摩擦,G物=12F乙=200
N,F乙=400
N,拉力移动
的距离s'=12h=
1
2×2
m=1
m,故C错误,D
正确。
6.
C 解析:物体在重力方向没有移动距离,重
力不做功,故A错误;物体移动的距离为s,拉力移
动距离s拉=2s,拉力做功W=Fs拉=2Fs,故B错
误;摩擦力做功为fs,故C正确;任何机械都不省
功,故D错误。
7.
C 解析:用绳子拉甲树时,甲树相当于一个
动滑轮,不计绳重和摩擦,甲树受300
N拉力,则每
段绳子承担的力是300
N的12
,人对绳子的拉力至
少为:F=12F甲=
1
2×300
N=150
N。
8.
方向 减小 解析:定滑轮可以改变力的方
向,不能省力;扁担做得较宽,主要是为了增大受力
面积,由公式p=
F
S
可知,可以减小压强。
9.
2 400 解析:由图可知:物体上升的速度
v物=st=
0.5
m
1
s =0.5
m/s,则绳子自由端移动的
速度v绳=0.5
m/s×2=1
m/s,2
s绳子自由端移
动的距离:s=vt=1
m/s×2=2
m,拉力:F=
G物+G动
n =
720
N+80
N
2 =400
N。
10.
改变力的方向 100 300 解析:该装置
中两个滑轮是定滑轮,定滑轮可以改变力的方向;
重物的质量为20
kg,重物的重力:G=mg=20
kg
·06·
物理 八年级下册
154
第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
1.
杆秤是我国传统的称量工具,凝聚着我国古代劳动人民的智慧。如图
所示,杆秤在水平方向平衡。若在秤盘中再加入一个同样的物体,要使秤杆仍然在水平位
置平衡,下列说法正确的是 ( )
A.
减小秤砣的质量 B.
将提纽向左移动
C.
将秤砣向右移动 D.
将秤砣向左移动
2.
(2024·重庆)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将
秤盘系在A 点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O 点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘
放100
g物体、秤砣移到B 点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O 到B 两条刻线之间
均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是 ( )
A.
自制杆秤的每一格约表示2.08
g
B.
称中药时B 端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.
如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D.
若将提纽移到O 点右侧可以增大杆秤的量程
3.
手工制作杆秤的工艺在中国流传历史悠久。如图,《墨经》中将待称量的物体称为“重”、将秤
砣称为“权”。称量时,先将“重”挂在挂钩上,然后将“权”拨到合适位置,直至秤杆水平平衡,
此时根据“权”绳所对应的刻度就可以知道待称量物体的质量。下列说法错误的是 ( )
A.
称量过程中,秤杆上的B 点是支点
B.
“标”“本”表示力,“权”“重”表示力臂
C.
当“重”更重时,应将“权”向左移动
D.
若“权”磕掉一块,人们在不知情的情况下用其称量,“重”的测量
值将偏大
4.
如图所示,绳纽悬吊着质量忽略不计的杆,测量重物质量时挂
钩下将挂不同的重物,要使杆保持水平,“B 到O 的距离”和“被
测重物的质量”的关系应该是下图中的 ( )
A B C D
物理 八年级下册
155
5.
杭州动物园内,一位物理老师利用杠杆原理,仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的
质量(如图甲)。测量时用了一根长度为10
m的槽钢作为杠杆。如图乙所示,吊钩固定点
O 为支点。这个现代版的曹冲称象和我们生活中常见的杆秤(如图丙)非常相似,俗话说,
秤砣虽小压千斤。请问物理老师操作中弹簧测力计相当于杆秤的 ,吊钩相当于杠
秤的 。
甲
乙
丙
6.
小明用轻质杆制作了一把如图所示的杆秤,提纽所处位置相当于杠杆的 ;这把杆
秤在不挂秤砣、不放物体时,提起提纽,恰好能水平平衡。在秤盘中放入物体后,将100
g
的秤砣移至B 处时,秤杆再次水平平衡,此时OB=3OA,则物体的质量为 g。
7.
杆秤是我国古代对杠杆平衡条件的应用。小华用硬杆自制了一个双秤纽杆秤,杆的粗细不
均匀,提起提纽O,托盘中不放重物,将秤砣移至O 点左侧的B 点,秤杆可以在水平位置平
衡,如图所示。OA=10
cm,OB=2
cm,OC=28
cm,秤砣质量m=400
g,秤盘和杆子的质
量为800
g,其余质量忽略不计,如果提起提纽O,此时秤的零刻线在 (填“B 点左
侧”“B 点”“BO 之间”或“O 点右侧”),它的刻度 (填“均匀”或“不均匀”),此时C
点所测物体的质量为
kg。
(第7题)
(第8题)
8.
实践创新小组的成员小明对家中使用的杆秤(该杆秤有两个提纽)很感兴趣,并选择了提纽
1来测量物体质量,如图所示。已知秤砣重力为2
N,提纽1到秤盘的水平距离为5
cm,当
秤砣距提纽1的水平距离为20
cm时,杆秤恰好平衡,不计秤杆、秤盘及细绳的质量,则物
体质量为
kg;若小明用提纽2来测量该物体,秤砣应向 (填“左”或“右”)
移动。(g 取10
N/kg)
物理 八年级下册
156
9.
(2024·哈尔滨)杆秤在我国有几千年的历史,如今中药房仍在使用。如图所示,已测得药
材质量是120
g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣的质量约为 g,接下来要
测30
g的人参片,需要将秤砣向B 点的 (填“左”或“右”)侧移动。
10.
(2024·重庆)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200
g的秤砣构成,如图所示。
当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO 间距
离为10
cm。当放入重物,将秤砣移至距O 点30
cm的B 处时,秤杆水平平衡,则重物质
量为 g;往秤盘中再增加20
g的物体,秤砣需要从B 处移动
cm才能维
持秤杆水平平衡。
11.
(2024·淮安)在“探究杠杆平衡条件”实验中:
(1)请在图甲中画出F1 的力臂l1。
(2)F2 的力臂l2 为
cm。当F2 的大小为1
N时,F1 竖直向上拉杠杆,仍使杠杆
在水平位置平衡,F1= N。
(3)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤(自重不计),如图乙所示。要想增大杆秤的测量
范围,你有哪些方法? 答: (写出一种方法即可)。
(4)小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的,请你通过推理证实。
答: (写出推理过程,涉及的物理量用图中字母表示)。
甲
乙
12.
菜市场内个别商贩会违反公平交易的原则,使用杆秤时通过不正当方式侵犯消费者的合
法权益。例如某标准杆秤的秤砣质量为1
kg,秤和秤盘的总质量为0.5
kg,O 点为提纽悬
物理 八年级下册
157
点,A 点为零刻度点。OA=3
cm,OB=9
cm,如图所示。若换取一个质量为0.7
kg的秤
砣,售出3.0
kg的物品,消费者得到的物品实际质量为 ( )
A.
2.0
kg B.
2.3
kg C.
2.5
kg D.
2.8
kg
13.
(2024·泸州)在某届泸州市青少年科技创新大赛中,小明制作的“杆秤液体密度计”如图
甲所示,选取了一根质量不计的硬质轻杆,P 为提挂点,P 点的左侧端点A 处悬挂透明塑
料杯,右侧悬挂秤砣,不计细线质量。将相同体积不同密度的待测液体加入杯中,根据杠
杆平衡条件可知,杠杆平衡时,秤砣悬挂点到P 点的距离与待测液体的密度成一次函数
关系,即可在杠杆上均匀标出刻度线来测量液体密度。其制作与测量过程中进行了如下
操作:
甲
乙
丙
(1)距离左端点A 处10
cm的位置制作提挂点P,用天平称得空塑料杯质量如图乙所示,
则空塑料杯质量为 g,右侧秤砣采用50
g钩码拴上细线制成;
(2)将空塑料杯悬挂在A 点,调节右侧秤砣细线位置,使杠杆在水平位置平衡,此时细线
位置处标记为“0
g/cm3”,此刻度线到提挂点P 距离为
cm;
(3)将100
mL密度为1
g/cm3 的水倒入塑料杯中,在液面处作标记,调节秤砣细线位置使
杠杆再次在水平位置平衡,并在此时秤砣细线位置处标记为“1”,此刻度线到提挂点P
的距离为
cm;将“0”到“1”刻度线之间均分10等份,则该密度计的分度值为
g/cm3;按该分度值在杠杆上均匀画出刻度线,即杆秤密度计制作完成;
(4)用制作好的密度计测量某一液体密度时,将100
mL的液体倒入空塑料杯中,秤砣细线
位置如图丙所示,则待测液体密度为 g/cm3;
(5)制作好的密度计不仅能够测出液体的密度,还可以测算某些固体的密度。某次测量
时,小明将石块放入空塑料杯中,杠杆平衡时,秤砣细线在“0.5”刻度处,再向杯中加水
至100
mL标记处(石块浸没),杠杆再次平衡时,秤砣细线在“1.3”刻度处,则小石块
的密度为 g/cm3。