探究杠杆的平衡条件-教科版八年级下册期末专项（初中物理）

1 探究杠杆的平衡条件 1．如图所示是探究“杠杆平衡条件”的实验，下列说法中正确的是（ ） A．若实验前杠杆如图甲所示，则应该将杠杆上的平衡螺母向右调节，才能使杠杆水平平衡 B．本实验要做多次，目的是求平均值减小误差 C．乙图中保持杠杆水平位置平衡，B点弹簧测力计向虚线方向转动过程中，示数会变大 D．乙图中保持杠杆水平位置平衡，B点弹簧测力计向虚线方向转动过程中，示数会变小 2．实验小组通过探究杠杆的平衡条件，来解释《天工开物》中桔棒的使用原理。 （1）实验前，杠杆水平静止如图 1甲所示，此时杠杆处于 状态（选填“平衡”或“非 平衡”）； 将杠杆左下角物块 M取走，使杠杆底座缓慢平放在桌面上，不调节平衡螺母，杠杆最终 保 持水平位置静止（选填“仍能”或“不能”）； （2）调节杠杆水平平衡，进行多次实验，数据记录如表： 次 数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 2 12.0 1 24.0 2 2 5.0 1 10.0 3 3 10.0 2 15.0 2 4 3 12.0 2 18.0 ①分析表中的数据，归纳出杠杆的平衡条件是 （用表格中的字母表示）；。 ②如图 1乙，此时在右侧钩码下端加挂一个钩码，杠杆会 （选填“左端下沉”或“右 端下沉”）。 （3）桔棒是我国古代的取水工具，如图 2甲，在井边竖一根树杈，架上一根横木，横木的一 端绑上大石块，另一端系绳和水桶，简化图如图 2乙。若水桶盛满水后，为减小人向上提水的 拉力，根据杠杆平衡条件，可以向 （选填“左”或“右”）移动杠杆的支点。 3．某项目小组利用长刻度尺、细线、金属圈、带盖小瓶（容积为 20mL）、六角螺母（质量为 10g）等身边物品，创新设计并制作可测液体密度的“密度秤”。 （1）如图甲，在刻度尺两端分别套紧上两个一样的金属圈 a和 b，再把刻度尺的中点用线悬 挂起来，若此时刻度尺的左端下沉，应使金属圈 a向 移动，使刻度尺在水平位置平衡， 目的是消除 对实验的影响； （2）如图乙，刻度尺调平后，将带盖空瓶挂在 A点，调节六角螺母的位置至 B点时，刻度尺 恰好在水平位置平衡，读出 6.0cmOA OB  ，接着将待测液体装满小瓶并盖好盖子，调节六角 螺母的位置，使刻度尺在水平位置再次平衡，测得 15.0cmOC  。则： ①此密度秤的“0”刻度线应标在 点； ②待测液体的密度为 3g/cm ； ③若要增大此密度秤的最大测量值，可以采用的方法是 （写出一种即可）。 4．一轻质杠杆被绳子从 C点悬挂起来，能够绕 C点自由转动。已知杠杆上 5个悬挂点的距离 关系为 AB=BC=CD=DE。小伟先在 E点悬挂重为 10N 的物体，又在 A点沿虚线方向施加动力 F1， 使杠杆保持水平平衡。如图 1所示。 3 （1）在图 1中画出此时小伟施加的动力 F1，物体施加的阻力 F2以及阻力臂 L2的示意图。 （2）根据分析可知，此时 F1 F2（选填“＞”“＜”或“=”），你的依据是 。 （3）若将物体改至悬挂在 D点，如图 2。小伟在杠杆的左侧某个点施加与物体重力相同大小 的拉力，使杠杆继续保持水平静止。则此拉力的作用点可能在 （选填“A”“B”或“C”） 点上。 1 探究杠杆的平衡条件 1．D 【详解】A．若实验前杠杆如图甲所示，杠杆向右偏，则应该将杠杆上的平衡螺母向左调节， 才能使杠杆水平平衡，故 A错误； B．本实验要做多次，目的是得到普遍规律，故 B错误； CD．乙图中保持杠杆水平位置平衡，B点弹簧测力计向虚线方向转动过程中，阻力和阻力臂不 变，动力臂变大，根据杠杆平衡条件可知，动力变小，即弹簧测力计的示数会变小，故 C错误， D正确。 故选 D。 2． 平衡 仍能 1 1 2 2Fl F l 右端下沉 左 【详解】（1）[1]杠杆静止，说明杠杆受力平衡，所以处于平衡状态。 [2]图甲中，杠杆的重力作用线过支点，将杠杆左下角物块 M取走后，不调节平衡螺母，杠杆 的重力作用线仍过支点，所以杠杆仍能平衡。 （2）①[3]由表中数据可知，每一组动力与动力臂的乘积都与其阻力与阻力臂的乘积相等，所 以杠杆平衡的条件是 1 1 2 2Fl F l ②[4]在右侧钩码下端加挂一个钩码，则右边的力与力臂的乘积大于左边的力与力臂的 乘积，杠杆失去平衡，右端会下沉。 （3）[5]水桶盛满水后，阻力变大，可以向左移动杠杆的支点，减小阻力臂，增大动力臂，从 而减小人向上提水的拉力。 3． 右 刻度尺的自重 B 0.75 见解析 【详解】（1）[1][2]橡皮筋 a和 b相当于平衡螺母，当杠杆左端下沉时，右边高，所以橡皮筋 a向右移动，直到水平位置平衡，此时刻度尺重力的方向通过支点，重力的力臂为零，这样可 以消除刻度尺的自重对实验的影响。 （2）[3]空瓶挂 A点，其力臂为 OA，六角螺母的质量为 10g，其力臂为 OB，根据杠杆平衡条 件可得 G 空瓶×LOA=G 螺母×LOB 即 m 空瓶g×6cm=10g×g×6cm 解得 m 空瓶=10g，此时瓶中没有液体，对应的 B点相当于密度秤的“0”刻度线。 2 [4]将待测液体装满小瓶盖好盖子，调节六角螺母的位置至 C点时，根据杠杆平衡条件可得 (G 空瓶+G 液体)×LOA=G 螺母×LOC 即  10g 6 10gm cm L   液体 结合密度公式可得  10g 20 6 10gmL cm L    液体 所以  30.5 g /12 L cm  液体 ……① 当 L=15cm 时，将它代入①，可得此液体的密度是 0.75g/cm3。 [5]若要增大此密度秤的最大测量值，可以采用的方法是增大六角螺母的质量（增大刻度尺长 度；减小小瓶的质量；小瓶向右移）。 4． > 杠杆保持水平平衡，根据杠杆平衡原 理 F1L1=F2L2，已知 L1<L2，所以 F1>F2 AB 【详解】（1）[1]在图 1中，小伟施加的动力 F1应从 A点出发沿虚线方向，故从力的作用点 A 沿虚线方向向左画出 F1，物体在 E点施加的阻力 F2方向竖直向下，阻力臂 L2则是从支点 C到阻 力作用线（即重力作用线）的垂直距离，如图所示： （2）[2][3]由于动力 F1不与杠杆垂直，动力臂 L1小于 AC，而 F2的方向都与杠杆垂直，阻力臂 L2等于 CE，由于 AB=BC=CD=DE，因此动力臂小于阻力臂。根据杠杆平衡原理，动力乘以动力臂 等于阻力乘以阻力臂，此时 F1大于 F2。 （3）[4]若将物体改至悬挂在 D点，小伟在杠杆的左侧施加与物体重力相同大小的拉力，要使 杠杆继续保持水平静止，且拉力与物体重力大小相等，根据杠杆平衡原理，此时动力臂与阻力 臂相等，此拉力的作用点可以垂直作用在 B点上，也可以斜作用在 A点，只要两边力臂相等即 可，从而满足杠杆平衡的条件。