实验14 探究杠杆的平衡条件-【专项训练】初中物理专项练 秒解物化生实验物理篇

第三部分 探究类学生必做实验 实验14 探究杠杆的平衡条件1考 实验 要点精讲 实验 杠杆、铁架台、钩码和弹簧测力计 器材 (1)调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。 一平 (2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重 新在水平位置平衡。 温馨提示 1.实验前调节杠杆平衡 时，要遵循“左高左调，右 实验 高右调”的原则，即杠杆的 操作 哪一侧高，就将两端的螺 母向哪一侧调节。 (3)改变动力F,和动力臂L1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂2， 2.实验中，不能再次调节 再做几次实验，并记录数据。 两端的螺母，只能通过给 杠杆两侧增减钩码或移动 (4)将右侧钩码换成弹簧测力计，先竖直向下拉，再斜向下拉，调节 钩码的位置使杠杆在水平 过程中杠杆始终处于水平静止，观察弹簧测力计的示数变化 位置平衡。 0 (1)实验数据： 次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 数据 F/N l/cm F2/N l/cm 20 与现 0.5 1.0 10 2 1.0 15 1.5 10 象记 3 1.5 30 2.0 22.5 录 4 2 7.5 0.5 30 (2)实验现象：操作(4)中右侧弹簧测力计由竖直向下拉变为斜向 下拉（杠杆始终处于水平静止），弹簧测力计示数增大 结论 实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂 总结 (或F1l1=F22) 55 目山秒解物化生实验 初中物理 考法 实验室 典例小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（每个钩码的质量是 50g,杠杆每格长为5cm,g取10N/kg) 常考点 甲 (1)杠杆调平操作及目 (1)实验前，将装置放在水平桌面上，杠杆在如图甲所示位置静止，此 的C 时杠杆处于平衡（选填“平衡”或“非平衡”）状态；此时杠杆的重 心位于支点O的左（选填“左”或“右”）侧；为使杠杆在水平位置 (2)多次实验操作的目 的@ 平衡，应将平衡螺母向右调节；把铅垂线放置于O点，从正前方 观察，当零刻度线与铅垂线重合（选填“重合”或“垂直”）时，即杠 (3)(4)结论总结@意 杆在水平位置平衡；调节杠杆在水平位置平衡的目的是消除杠杆 自重对实验的影响。 (2)在调平的杠杆两端挂上钩码并调节钩码的位置，仍使杠杆水平平 衡，杠杆左边钩码的重力记为动力F,右边钩码的重力记为阻力 F2,并且读出动力臂1，和阻力臂12，接着改变钩码的数量和钩码 的位置重复上述实验，目的是使结论更具有普遍性。 (3)小明完成一次操作后，实验现象如图乙所示。记录的数据为：动 力F1=1.5N,动力臂l1=1cm;阻力F2=1N,阻力臂l2=1.5cmo 他测出了这组数据后就得出了“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结 论，你认为他的结论是错误（选填“正确”或“错误”）的，理由是不 同的物理量不能相加减且实验次数太少，结论不具有普遍性。 (4)第1、2次杠杆平衡时的实验数据已填入下表，图乙是第3次杠杆 平衡时的情景，此时杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为1， ②为0.15，分析实验数据可得出杠杆的平衡条件：动力×动力 臂=阻力×阻力臂。 实验次数 动力F,N 动力臂l,/m 阻力F,N 阻力臂l2/m 1 0.5 0.16 1.0 0.08 9y 2.0 0.15 1.5 0.2 3 1.5 0.1 ① ② 小明在第3次实验的基础上，在支点左侧20.0cm处继续加钩码 56 第三部分 探究类学生必做实验心 直到F,为3.5N,如图丙所示，但发现此时用剩下的3个钩码无法 让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完 成F,为3.5N的第4次实验，她应该通过将7个钩码挂在支点左 侧10cm处，剩余3个钩码挂在支点右侧23.3cm处，使杠杆再次 在水平位置平衡（请结合具体数据进行说明，可保留一位小数）。 252015105"0cm510152025 血aa 丙 (5)杠杆平衡条件的应用 (5)给图乙所示的杠杆左侧增加一个钩码，杠杆发生倾斜，为使杠杆 (6)将钩码换成弹簧测力 再次在水平位置平衡，应将右侧钩码向右（选填“左”或“右”）移 计分析@ 动1格。当杠杆在水平位置再次平衡后，将杠杆两侧下方所挂的 钩码同时朝远离支点0的方向移动1格，则杠杆左端下沉（选填 (7)创新装置操作分析 “保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)。 (6)小明利用弹簧测力计代替右侧钩码，设计了如图丁所示实验，这 (8)拓展应用国 图解题思路以天平横梁的 样做的好处是能直接读出力的大小（或可以改变力的方向）；为 中心为杠杆的支点，天平 使杠杆保持水平平衡，且方便测量力臂，则弹簧测力计对杠杆的 的左盘和右盘的质量分别 拉力方向应是竖直向下。若将弹簧测力计向左倾斜沿虚线方向 为m左和m右，游码的质量 向下拉杠杆，使杠杆保持水平平衡，则弹簧测力计的示数会变大 为m,当游码位于零刻度 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 线时：mg×2+mg× 1 0 2=m68×2h.①； 当游码位于最大值5g时： (m左+5)g× 1 2h=mg x 戊 1 2…② (7)如图戊所示是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态.若 联立解得m= 5l2 只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段OA(选填 210 “OA”“OB”或“AB”),此时杠杆仍能（选填“仍能”或“不能”）保持 水平平衡。 (8)探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计 算，她用刻度尺测出1，和2（如图己所示），则游码的质量为 5l2 go 57 目山秒解物化生实验 初中物理 重难点变式 解题思路 重难1杠杆调平操作及目的 1.判断杠杆是否处于水平 变式1问题分析实验前，杠杆水平静止如图所示，此时杠杆处于 平衡。 状态（选填“平衡”或“非平衡”）。将杠杆左下角物块M取走 2.结合杠杆平衡条件分析 后，不调节平衡螺母，杠杆 保持水平位置静止（选填“仍能”或 判断。 “不能”)。 M■ 重难2结论总结 解题思路 分析实验数据的变化及其 变式2结论评估同桌小华的实验数据如下表所示，得到与小明不一 对实验结果的影响。 样的结论：动力F,与阻力F,成正比关系。你认为该结论可靠吗？说 明理由： 实验序号 动力F,N 动力臂l,lcm 阻力F,N 阻力臂l2lcm 1 1 15 1.5 10 2 2 15 3 10 3 3 15 4.5 10 重难3多次实验操作的目的 变式3操作目的对比下列实验中多次测量的目的与本次探究不同的 是一。 A.测量铅笔长度 B.探究重力与质量关系 C.探究反射角与入射角关系 重难4将钩码换成弹簧测力计分析 变式4方法创新(1)某小组对实验过程交流、讨论后，按图1所示又 进行了实验。用弹簧测力计斜拉可使结论更具有普遍性，因为这样 做改变了 。在测量拉力F的力臂时，小组内有不同的 意见，你认为拉力的力臂应为 (选填“OA”“OB”或“AB”)。 58 第三部分 探究类学生必做实验心 A 图1 图2 图3 (2)实验时，如图2所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N, 用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹 簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为0时，弹簧测力计 的示数如图3所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N,夹角0为 度。 (3)上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验， 杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆 的夹角仍然为6，则弹簧测力计的示数可能为 (选填“2.9” 或“3.1”)N。 重难5拓展应用 变式5杠杆的实际应用(1)桔槔是我国古代的取水工具，如图甲，在 解题关键 水桶盛满水后，阻力与阻 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 力臂的乘积变大；为减小 绳和水桶，简化图如图乙。若水桶盛满水后，为减小人向上提水的拉 人向上提水的拉力可以增 力，根据杠杆的平衡条件，可以 (选填“增大”或“减小”)石块 大石块的质量或减小阻力 的质量或向 (选填“左”或“右”)移动杠杆的支点。 臂，增大动力臂。 (2)图丙为桔槔在水平位置平衡的模型图，A处所吊水和水桶的总质 量为m1,0处为支点，杠杆的质量为mo,重心在C处，B处所挂石块 的质量为m2,A0=l1,0C=l0,0B=l2,请写出l2的表达式， 2= (用字母mo、m1、m2、lo、l1表示)。 0 水桶 甲 乙 丙 变式6课后，小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡， 然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平 解题思路 位置再次平衡，如图所示，则力臂1，：2=一，若两边同时各取 结合杠杆的平衡条件分析 判断。 走一枚硬币，则杠杆的 端将下沉。 59