内容正文:
26版·物理课件
第二板块 运动和力
第17课时 杠杆 滑轮
第一部分 考点突破
人教版:八年级下册P104~116《第十二章 简单机械》第1、2、3节
沪粤版:八年级下册P25~37《第六章 力和机械》6.5~6.6
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01
考点梳理
02
教材母题小测
04
实验突破
05
真题突破
06
跨学科实践
03
重难突破
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考点梳理
考点1
考点2
考点3
1.定义:在力的作用下能绕着固定点 的硬棒.
2.杠杆的五要素
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上一级
考点1 杠杆6年6考:2025、2024、2023、2022、2021、2020
杠杆的五要素 易错分析
(杠杆可以绕其转动的点O) 一个系统中有可能存在不止一个支点,通过力的作用效果判断并确定支点的位置
(使杠杆转动的力F1) 无论是动力还是阻力,都是杠杆受到的力,作用点一定在杠杆上;动力和阻力的方向不一定都相同或都相反,但两个力对杠杆的旋转效果一定相反
(阻碍杠杆转动的力F2)
转动
支点
动力
阻力
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杠杆的五要素 易错分析
动力臂(从 到动力F1 的距离l1) 力臂不是支点到力的作用点的距离,而是支点到力的作用线的距离,力臂作图等同于数学模型中过直线外一点作直线的垂线
(从支点O到阻力F2作用线的距离l2)
支点O
作用线
阻力臂
3.杠杆的平衡条件: ,或写为F1l1=F2l2.进行具体计算时,动力和阻力的单位要统一,动力臂和阻力臂的单位也要统一.
4.杠杆的分类
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类型 力臂关系 力的关系 特点 生活应用
省力杠杆 l1>l2 平衡时F1<F2 省力费距离 撬棒、羊角锤、开瓶器、钢丝钳、核桃夹等
费力杠杆 l1<l2 平衡时F1>F2 费力省距离 理发剪刀、钓鱼竿、镊子、筷子等
等臂杠杆 l1=l2 平衡时F1=F2 不省力不省距离 天平、跷跷板、定滑轮等
动力×动力臂=阻力×阻力臂
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考点2 滑轮6年4考:2025、2022、2021、2020
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
实质 等臂杠杆 省力杠杆
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类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
F1和G的关系(不计摩
擦及滑轮重、绳重) F1=G F1=_______ F1= ,F1′=______
s绳与h的关系 s绳=h s绳=2h s绳=nh
(n为拉着动滑轮的绳子段数)
特点 不省力,不省距离,但能改变力的方向 能省力,但费距离,且不能改变力的方向 既能省力,也能改变力的方向,但费距离
G
G
G
1.斜面:与水平面成一定角度的平面,是一种省力但 的简单机械.例如盘山公路等.
2.轮轴:由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械,可以看成是杠杆的变形.例如门把手、方向盘、扳手等.
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考点3 其他简单机械
费距离
教材母题小测
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1.(人教教材)如图所示是使用劳动工具时的情景,其中属于费力杠杆的
是( )
A.羊角锤 B.镊子 C.核桃夹 D.榨汁器
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B
2.(人教教材)如图所示,旗杆顶部装有一个滑轮,升旗时旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升.下列说法正确的是( )
A.该滑轮是动滑轮
B.使用该滑轮可以改变力的方向
C.旗手对绳子的拉力等于旗子所受重力的一半
D.使用该滑轮可以省功
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B
3.(沪粤教材)如图所示,工人用独轮车运泥土,设车斗和泥土的总重力G为1 000 N,则工人运泥土时,独轮车相当于一个 杠杆,工人双手抬起独轮车需要用的力F是 N;工人双手抬起独轮车时,手离车斗的距离越远,越 (选填“省力”或“费力”).
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省力
300
省力
4.(人教教材)如图甲、乙所示,不计绳重和摩擦,两图中的物重均为60 N,图甲中绳端的拉力大小为25 N,图乙中绳端的拉力大小为36 N,则图甲中动滑轮重为 N,图乙中动滑轮重为 N.
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15
12
5.(人教教材)如图所示,用开瓶器开启瓶盖.开瓶器可视为一个杠杆,请在A点画出手开瓶用的竖直向上的力F1及其力臂l1.
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重难突破
重点1
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重点2
重点3
重点1 杠杆的作图
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如图甲所示是用水后及时关闭水龙头的情景.水龙头手柄可看作一个杠杆,F2是阻力,请在图乙中画出动力F1的力臂l1.
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如图所示,O为杠杆的支点,请画出力F2的力臂l2和力臂l1所对应的力F1的示意图.
上一级
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如图所示,使用定滑轮可改变照明灯的高度.照明灯重5 N,轻质杠杆ABO在力F1的作用下可绕O点转动.请画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图.
上一级
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如图所示,O为杠杆OA的支点,杠杆OA下方吊着一个小球,请画出使杠杆OA在图示位置平衡的最小力F及其力臂l.
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情景一
已知力(力臂)画力臂(力)
①力臂的概念要清晰,过支点作力的作用线的垂线
②力一定垂直于力臂且力的作用点一定在杠杆上
注意:①杠杆上的动力和阻力让杠杆绕支点旋转的效果一定是相反的;
②拉绳经定滑轮转向前的拉力才是杠杆的动力,作用点在杠杆上
情景二
画最小动力
等于找最长动力臂所对应的力
支点与最远端(或指定点)的连线即为最长动力臂,过最远端(或指定点)作此连线的垂线即为最小动力作用线
⇨
⇨
⇨
⇨
上一级
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建筑工地上,工人利用杠杆提起物体.如图所示,杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡.已知 AB∶OB= 4∶1,该物体重2 100 N.(杠杆重与绳重、转轴上的摩擦均不计)
(1)此杠杆属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆,工人在A端至少要施加大小为 N的拉力才能提起该物体,利用此杠杆 (选填“能”或“不能”)省功.
重点2 杠杆的平衡条件的应用
省力
700
不能
上一级
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(2)若工人重600 N,力气足够大的他 (选填“能”或“不能”)利用此杠杆提起该物体.
(3)若(2)中的工人想提起该物体,可以把O点位置适当向 (选填“左”或“右”)调整.
不能
右
上一级
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如图所示,一根木棒在一个始终竖直向上的拉力F的作用下绕O点自由转动(不计摩擦),使木棒的下端由A处缓慢抬升到B处.此过程中,下列说法正确的是( )
A.拉力F的力臂不断增大,拉力F逐渐变小
B.重力G的力臂逐渐增大,拉力F的大小不变
C.拉力F先变大后变小,重力和它的力臂的乘积逐渐增大
D.拉力F先变小后变大,拉力F和它的力臂的乘积不变
B
上一级
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情景一
利用杠杆的平衡条件关系式求解
①确认支点;②在图中找出动力、动力臂、阻力和阻力臂;③把已知量代入杠杆的平衡条件关系式求未知量
情景二
动态平衡的判断
①列出杠杆的平衡条件关系式;②明确关系式中不变的量;③由已知量的变化,利用关系式来判断未知量的变化
⇨
⇨
上一级
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如图所示,小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N,不计绳重、滑轮重和摩擦.要使物体竖直匀速提升2 m,下列说法正确的是( )
A.F甲=200 N,绳向上移动4 m
B.F甲=100 N,绳向上移动2 m
C.F乙=200 N,绳向上移动1 m
D.F乙=400 N,绳向上移动1 m
重点3 滑轮组的分析及作图
D
上一级
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如图所示,每个滑轮的质量均相等,G1=60 N,G2=38 N,不计绳重和摩擦.甲、乙两种情况下,绳子在大小相等的拉力F的作用下静止,则每个动滑轮重( )
A.3 N
B.6 N
C.11 N
D.22 N
B
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(1)如图甲所示,请画出该滑轮组最省力的绕绳方式.
上一级
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(2)如图乙所示,请画出工人站在地面上使用该滑轮组提升重物最省力的绕绳方式.
上一级
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情景一
求拉力、物重以及动滑轮重
典型滑轮组竖拉重物模型:对动滑轮进行受力分析,根据平衡状态下受力平衡, 向上的合力大小=向下的合力大小
情景二
滑轮组绕绳
①确认拉着动滑轮的绳子段数n
②nF拉=G动+G物 (忽略绳重及摩擦)
③绳子自由端拉动的距离s=nh
⇨
⇨
按特定的绳子段数绕绳
“奇动偶定”原理,若n为奇数,则绳子的自由端在动滑轮上
⇨
按最省力的方式绕绳
n越大,越省力, “一定一动”组合,但要注意附加条件,绳子末端要连到人的手中,建议从手开始往回绕
⇨
上一级
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实验突破
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上一级
实验 探究杠杆的平衡条件课标必做实验
同学们利用刻度均匀的轻质杠杆做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验中所用钩码的质量均相等.
(1)实验前将杠杆的中点置于支架上,没挂钩码时,杠杆静止的位置如图甲所示,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态.接下来应将平衡螺母向 调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是 _________________________________ .
是
右
减小杠杆自重对实验的影响,便于在杠杆上直接读出力臂
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(2)杠杆在水平位置平衡后,小李在杠杆的左、右两侧分别挂上钩码,如图乙所示,此时杠杆的 端会下沉.要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下,只需将___________
即可.
(3)挂上钩码后,调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的做法 (选填“正确”或“错误”).
左
左侧的钩码
去掉一个
错误
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(4)改变杠杆两侧所挂钩码的数量和位置得到表中三组数据,目的是
.由此可得出杠杆的平衡条件是
(填关系式),则表中缺少的数值是 .
实验序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2.0 5.00 1.0 10.00
2 2.0 10.00 2.0 10.00
3 3.0 10.00 2.0 __________________
得出普遍规律,避免结论的偶然性
F1l1=F2l2
15.00
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上一级
(5)小李和小王又分别设计了两种实验方案,小李的方案如图丙所示,小王的方案如图丁所示,则 的实验方案更好,理由是_______________
.
小李
弹簧测力计与杠
杆垂直,便于测量力臂
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上一级
(6)实验中小王提出了一个新问题,如果用弹簧测力计在杠杆的O点施加一个向上的力,这个力在探究实验时 (选填“会”或“不会”)影响到杠杆的平衡,这是由于 .
(7)如图戊所示,若用弹簧测力计在D点向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计从a位置转到b位置时,其示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”).
不会
该力过支点,力臂为零,不产生转动效果
变大
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(8)小王利用学到的知识制作了一个双提纽杆秤,如图己所示.当他用该杆秤称量物体时,该杆秤的支点是 (选填“提纽”或“秤钩”)所在的位置.若要增大该杆秤的称量范围,应选用该杆秤的提纽 .若只使用该杆秤的提纽1称量同一物体,当他换用质量更大的秤砣时,秤砣在杆秤上所在的位置应 (选填“靠近”或“远离”)提纽所在的位置.
提纽
1
靠近
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真题突破
考点1
考点2
考点3
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1.(2025∙宜宾)如图所示,下列工具在使用过程中通常属于省力杠杆的是( )
A.天平 B.开瓶器 C.筷子 D.鱼竿
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考点 1 杠杆
B
2.(1)(2024∙广东)如图所示为某款剪刀的示意图.握住手柄修剪树枝时,剪刀可视为杠杆,该杠杆的特点是( )
A.省力
B.费力
C.省功
D.省距离
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上一级
(2)园艺工人在修剪枝条时,常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近,这样做是为了( )
A.增大动力臂,能够省力 B.增大阻力臂,方便使用
C.减小动力臂,方便使用 D.减小阻力臂,能够省力
A
D
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上一级
3.(2025∙常州)花生大丰收,小明用手剥壳,手指又酸又痛.他用硬棒自制“碎壳神器”,用手对上面的硬棒施加压力,即可压碎花生壳.下图中最省力的是( )
A B C D
A
4.(2025∙黑龙江)如图所示,将重为G的均匀木棒竖直悬挂于O点,在木棒下端施加一个始终垂直于木棒的动力F,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则此过程中阻力臂将 ,动力F将 .(均选填“变大”“变小”或“不变”)
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上一级
变大
变大
5.(1)(2020∙广东节选)如图所示,用一根硬棒通过支点O撬起石头,请画出石头所受重力G的示意图,以及力F的力臂l.
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(2)(2019∙广东)如图所示,拉杆式行李箱在拉力F的作用下静止在斜坡上,请画出行李箱受到的重力G的示意图,以及拉力F的力臂l.
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(3)(2025∙广东模拟)如图甲所示是某斜拉大桥,如图乙所示是其简化的模型示意图,O为支点,请在图乙中画出拉力F对应的力臂l.
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上一级
(4)(2018∙广东)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,请在图中画出杠杆OA的动力臂l.
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上一级
6.(2023∙广东)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今.如图甲所示是一种辘轳,它由具有共同转动轴的大轮和小轮组成.提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶.
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上一级
(1)如图甲所示的辘轳可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照 (选
填“省力”或“费力”)杠杆来设计的.用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是图中的 (选填“A”“B”或“C”)点.
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上一级
省力
B
(2)设大轮与小轮的半径之比为3∶1,水桶受到的总重力大小为90 N.使周长为3 m的大轮转动一圈,水桶匀速上升,井绳对水桶做的功为 J;若要使辘轳静止在如图乙所示的位置,则作用在C点的最小的力应为 N.
(不计井绳的粗细和自重)
(3)如图丙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用 (选填“①”或“②”).
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上一级
90
30
①
7.(2021∙广东)如图所示是小明制作的杆秤的示意图,使用时,将待称物体挂在秤钩上,用手提起B或C(相当于支点)处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置D,秤杆达到水平平衡时,可读出待称物体的质
量.此秤的最大称量是10 kg,秤砣最远可移至E点,
秤杆和秤钩的质量均忽略不计,AB、BC、BE的长
度如图所示.问:(g取10 N/kg)
(1)提起哪处的秤纽时,此秤的测量范围最大?
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上一级
解:根据杠杆的平衡条件可知,当提起B处秤纽、秤砣在E点时,A点所挂物体重为GA=;当提起C处秤纽、秤砣在E点时,A点所挂物体重为GA′=.
因BE>CE、AB<AC,故可得GA>GA′,即提起B处的秤纽时,此秤的测量范围最大.
答:提起B处的秤纽时,此秤的测量范围最大;
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(2)秤砣的质量为多少?
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上一级
解:由(1)可知,当提起B处的秤纽、秤砣挂在E点、A点秤钩挂着质量为10 kg的物体时,秤杆可以在水平位置平衡,则根据杠杆的平衡条件可得
GA∙AB=G秤砣∙BE
由G=mg可得mAg∙AB=m秤砣g∙BE
则m秤砣===0.4 kg
答:秤砣的质量为0.4 kg;
解:根据杠杆的平衡条件可知G荔枝∙AC=G秤砣∙CD
由G=mg可得m荔枝g∙AC=m秤砣g∙CD
则CD===0.25 m
答:当提起C处的秤纽称一袋质量为2 kg的荔枝时,D与C之间的距离为
0.25 m.
(3)当提起C处的秤纽称一袋质量为2 kg的荔枝时,D与C之间的距离为多少?
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上一级
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8.(2025∙广东)升旗时,利用旗杆顶部的定滑轮可以( )
A.省力 B.省功
C.省距离 D.改变拉力方向
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考点 2 滑轮
D
9.(2022∙广东)分别使用图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,最省力的装置是( )
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上一级
A B C D
A
10.(2025∙广东模拟)如图所示,用甲、乙两个相同的滑轮组(绕绳方式不同),在相同时间内分别将同一物体匀速提升相同高度,不计绳重及摩擦,则下列说法正确的是( )
A.绳子自由端的拉力F1=F2
B.绳子自由端移动的距离 s1=s2
C.拉力做的功W1=W2
D.拉力做功的功率P1>P2
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上一级
C
11.如图所示,重100 N的物体A在水平拉力F的作用下,沿水平地面做匀速直线运动.已知弹簧秤的示数为10 N,物体A运动的速度为1 m/s.若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
B.物体A与地面间的摩擦力大小为10 N
C.1 s内滑轮对物体A做的功为10 J
D.地面对物体A的支持力大小为100 N
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上一级
D
12.(1)(2025∙苏州)如图所示,地上的人用滑轮组提升重物,请画出该滑轮组最省力的绕绳方式.
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上一级
(2)小丽学习滑轮的知识后,想利用滑轮组设计一个升降装置,自己把物体吊上楼,请画出图中轮滑组最省力的绕绳方式和物体所受重力的示意图.
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上一级
(3)如图所示,拉鱼的车陷入泥中,司机利用滑轮组将车从泥中拉出,请画出该轮滑组最省力的绕绳方式.
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上一级
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13.小明在组装玩具时,发现了如图甲所示的一种特殊螺丝——内六角螺丝.与其配套的内六角扳手如图乙所示,这种扳手相当于 (选填“斜面”“滑轮”或“轮轴”),为了使用该扳手时更省力,小明应将扳手上的 (选填“A”或“B”)点插入螺丝.
上一级
考点 3 其他简单机械
轮轴
A
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跨学科实践
(2025∙广东)桥梁设计需考虑材料受热膨胀.小明设计了实验探究形状和大小相同、材料不同的圆柱体金属棒A、B的受热伸长量与温度变化量的关系.
(1)初始时金属棒A、B的长度和横截面积均 .
(2)如图所示装置可用来测量金属棒受热时微小的伸长量.激光笔固定在杠杆右端,杠杆可在竖直平面内转动;标尺竖直放置,通过激光点在标尺上移动的距离来反映金属棒的伸长量.
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相同
①开始时,将金属棒上端固定并保持竖直,下端轻触杠杆,杠杆和激光束在同一水平直线上,光点在标尺“0”刻度处.
②加热金属棒,光点会在标尺上向 (选填“上”或“下”)移动.用金属棒A、B进行实验,实验数据如表所示.其中,dA、dB分别表示金属棒A、B在不同温度t时,光点在标尺上的刻度值.
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实验序号 1 2 3 4 5
t/℃ 25.0 40.0 55.0 70.0 85.0
dA/cm 0 1.10 2.15 3.26 4.31
dB/cm 0 1.73 3.44 5.18 6.89
上
③分析表中数据可知:同一根金属棒温度升高越多,伸长量越 ;升高相同温度时,金属棒 (选填“A”或“B”)的伸长量更大.
(3)金属棒伸长使杠杆转动的过程中,阻力臂 (选填“变大”“变小”或“不变”);同一根金属棒的伸长量一定时,为使光点移动的距离更大,可采取的做法是 (写出一种即可).
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实验序号 1 2 3 4 5
t/℃ 25.0 40.0 55.0 70.0 85.0
dA/cm 0 1.10 2.15 3.26 4.31
dB/cm 0 1.73 3.44 5.18 6.89
大
B
变小
将支点向左移动
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