期末物理实验复习:探究杠杆的平衡条件 2025-2026学年人教版物理八年级下册
2026-06-21
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摘要:
**基本信息**
聚焦杠杆平衡条件实验全流程,以问题链驱动科学探究,系统整合实验操作、数据论证及实际应用
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|实验基础|1-3题|平衡螺母调节(左沉右调)、平衡状态判断|从平衡状态概念切入,通过调节操作建立实验规范|
|数据论证|4-7题|F₁L₁=F₂L₂公式应用、多组数据归纳|基于实验数据推导平衡条件,培养科学推理与论证能力|
|动态应用|8-11题|斜拉力臂分析、力与力臂动态关系|深化力臂本质理解,通过力的方向变化考查科学思维|
|实际迁移|12-15题|杆秤原理、扳手省力分析|联系生活实例,体现物理观念在技术应用中的迁移|
内容正文:
期末实验复习:探究杠杆的平衡条件
1.在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图甲所示,此时杠杆______(选填“是”或“否”)处于平衡状态。为了使杠杆在水平位置平衡,应将螺母向______(选填“左”或“右”)调节。
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格。图乙是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为______,②为______。
实验次序
动力/N
动力臂动力臂/m
阻力阻力/N
阻力臂阻力臂/m
1
2.5
0.2
2
0.25
2
2
0.15
1.5
0.2
3
1.5
0.1
①
②
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:______(书写表达式)。
(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图丙所示又进行了实验。老师肯定了他们的做法,并指出,用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性。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”)。
2.小丽同学在探究杠杆的平衡条件实验前,偷偷用实验装置测出了一个物块的质量.
(1)轻质杠杆静止在如图甲所示的位置,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____调节;
(2)调节杠杆水平平衡后,用细线将物块挂于杠杆左侧,将3个钩码挂于右侧,使杠杆仍处于水平平衡,如图乙所示,每个钩码质量50g,则物块质量为____g;
(3)小丽在探究过程中,设计了下面的记录表格,表头漏了两项,请帮她补充完整
次数
动力
①____
②____
阻力臂
1
1.5
0.04
2
0.03
2
1
0.06
3
0.02
(4)通过对实验数据的分析,得出杠杆平衡的条件是:____.
3.【实验名称】探究杠杆的平衡条件。
【问题】杠杆平衡时动力、动力臂与阻力、阻力臂之间有怎样的关系呢?
【证据】如图甲所示,这是小明的实验装置。杠杆静止时如图甲所示,此时杠杆处于___________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(1)调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。然后在杠杆两侧悬挂不同数量的钩码,并移动钩码的位置调节杠杆水平平衡,测得的实验数据如下表所示。实验中多次改变力和力臂的大小,目的是___________;分析表中数据可知,杠杆的平衡条件为___________(用字母表示);
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
10
2
5
2
10
1
20
2
15
3
10
(2)图乙所示,若将、位置的钩码都向点靠近1格,杠杆将会___________(选填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”);
【拓展】为帮助学生理解力臂,物理老师自制了如图丙所示的“杠杆力臂演示仪”继续实验(杠杆点固定但固定装置未画出,杠杆自重和摩擦不计),调节杠杆水平平衡后,保持不动,使向下折一个角度,如果要保持杠杆在图丁所示状态平衡,接下来的操作是___________。(合理即可)
4.小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验:
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,发现杠杆在如图甲所示的位置保持静止,此时杠杆___________(选填“是”或“不是”)处于平衡状态;杠杆在如图乙所示的位置保持静止是为了___________。
(2)如图乙所示,A位置挂2个钩码,为使杠杆再次平衡,应该在B位置挂上___________个同样的钩码,当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时向着靠近支点的方向各移动一小格,则杠杆___________端(选填“左”或“右”)会下沉。
(3)如图丙所示,为改变力的方向,小红在杠杆右侧用弹簧测力计向下拉,当测力计由竖直方向逐渐向左转,杠杆始终保持水平平衡,测力计的示数将___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如图丁所示,O为杠杆的中点,若以杠杆上的C位置为支点,在D位置挂质量为m的钩码时,杠杆恰好在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件,可以估算出杠杆的质量m杆=___________(用给出的字母符号表示)。
(5)杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图戊所示某杆秤的O刻度距离提纽1cm,秤钩到提纽的水平距离为5cm,秤砣的质量为0.5kg。若将提纽向左适当调节一段距离,杆秤的量程将___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
5.小明用如图所示装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)实验前杠杆位置如图甲所示,为使其在水平位置平衡,应将平衡螺母向______调节;
(2)给水平平衡的杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设左侧钩码对杠杆施的力为动力,右侧钩码对杠杆施的力为阻力,测出杠杆水平平衡时的动力臂和阻力臂;多次实验并把数据填入下表:
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
0.2
1.0
0.1
2
1.0
0.15
1.5
0.1
3
1.5
0.2
1.0
0.3
4
2.0
0.15
1.5
0.2
…
小明分析表格中的数据,初步得出杠杆的平衡条件为:______;
(3)实验完成后,小明撤去右侧钩码,改用弹簧测力计继续实验,如图乙所示。杠杆调节平衡后,在A处悬挂3个钩码,每个钩码重0.5N,如果在B处施加竖直向下的拉力,使杠杆在水平位置再次平衡,此时拉力的大小为______N;
(4)图乙中,若将弹簧测力计拉环固定在B点,沿图乙方向拉动弹簧测力计挂钩,当杠杆平衡时,弹簧测力计的示数与(3)中相比将______(选填“变大”“变小”或“不变”),此时杠杆的平衡条件将______(选填“不成立”或“仍成立”);
(5)小明利用图丙所示装置,轻质杠杆OC可绕O转动,A点悬挂一重物M,B点受到电子测力计竖直向上的拉力F,杠杆水平静止。保持F方向不变,改变B点位置,记录拉力F的力臂l及F的大小,画出F与的关系图像如图丁①,则动力F和动力臂l的关系为______;将M从A移至P,再重复上述步骤,得到新的关系图像为图丁中的______(选填“①”或“②”或“③”或“④”)。
6.小萱在做“探究杠杆平衡条件”实验时的装置如图所示,杠杆上相邻刻线间的距离相等。
(1)杠杆在如图甲的位置静止时杠杆________(选填“是”或“不是”)处于平衡状态的,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)端调节;
(2)多次实验后,得到了杠杆的平衡条件是________。如图乙所示是某次实验时的实验情景,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为________N;
(3)同组的小红也做了这个实验,得出了“杠杆平衡时,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”的结论。小萱认为这个结论不正确,他利用图乙所示的实验装置,在不改变钩码和弹簧测力计的位置以及钩码的数量的情况下,通过实验操作和观察到的实验现象就判断出小红的实验结论不正确,小萱的实验操作是________;观察到的实验现象是________;
(4)杆秤是我国古代乃至现代常用的测量质量的工具,如图丙所示是陈亮同学自制的一个杆秤,杆的粗细不均匀,在不挂重物和秤砣的情况下,将提纽固定在O点,提起提纽,秤杆可以在水平位置平衡。已知提纽与秤钩间的距离,秤砣质量,则秤的1kg刻度线应在距O点右侧________cm处。
7.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,小叶同学用刻度均匀的轻质杠杆完成以下实验,已知每个钩码重。
(1)杠杆处于如图甲状态时,若要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向______调节。
(2)小叶同学完成一次操作后,实验现象如图乙所示。记录的数据为:动力,动力臂;阻力,阻力臂。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______的,理由是______。
(3)小叶与同学又将实验改装成图丙,在处正下方悬挂一不吸水的石块,处施加一个与竖直方向夹角为的拉力,杠杆恰好在水平位置平衡,此时杠杆为______(填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。若将该石块浸没在水中且不触底,要使杠杆在水平位置再次平衡,应在处竖直向上施加拉力为______。(已知,,)
8.如图,用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为1N),下列说法正确的是( )
A.实验前出现如图甲所示情况,应将杠杆的平衡螺母向左调
B.如图乙,在A、B处各增加一个钩码,杠杆仍然能保持平衡
C.如图丙,弹簧测力计从a位置转到b,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数需变大
D.如图丁,用弹簧测力计在c点向上拉杠杆,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数等于6N
9.利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”:
(1)若实验前杠杆如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应该向___________(选填“左”或“右”)调节平衡螺母。
(2)杠杆平衡后,如图乙所示,在杠杆B点挂3个相同的钩码,如图乙所示,可在杠杆的D点挂___________个相同的钩码,就可使杠杆重新在水平位置平衡。
(3)实验中若不在D点挂钩码,而在杠杆的A点或C点使用弹簧测力计向上拉,仍使杠杆在图示位置平衡,小明认为在A点弹簧测力计示数一定比在C点小,你认为小明的观点___________(选填“正确”或“不正确”),你判断的理由是_______________。
10.小明在做“探究杠杆的平衡条件”的实验,每个钩码重均为0.5N,杠杆每小格长10cm。
(1)实验开始前,杠杆如图甲所示,此时杠杆处于________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,若想将杠杆调至水平位置平衡,应将平衡螺母向________调节;
(2)杠杆水平平衡后,在A点处悬挂两个钩码,如图乙所示,弹簧测力计对杠杆施加向下的拉力F1,保持钩码的数量和弹簧测力计拉力作用线到支点的距离L1不变,改变钩码悬挂的位置,始终保持杠杆水平平衡,多次实验,测得的数据如表所示。
序号
F1
L1
F2
L2
1
0.5
20
1
10
2
1
20
1
20
3
1.5
20
1
30
上述表格的设计有一个不足之处,你觉得是_______;
(3)根据表格中的数据可以得到的实验结论是_________(写表达式);
(4)小明将弹簧测力计从右侧取下,进行如图丙所示的实验探究,竖直向上拉动弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为________N;
(5)如图丁所示的是同一规格的三把内六角扳手,内六角扳手在使用时相当于一个________(选填“省力”或“费力”)杠杆,小明想用最小的力拧动螺丝,则应该选择扳手_________(选填“A”“B”或“C”)。
11.根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求,完成下列各题:(题中的每个钩码重力0.5N)
(1)实验开始时,杠杆的位置如图1所示,杠杆此时处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态。需将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动,才能使杠杆在水平位置平衡,这样调节的目的是______;
(2)要使图2中杠杆平衡,应在C处竖直向下施加______N的拉力。当弹簧测力计由竖直地拉着变成倾斜地拉着,使杠杆在水平位置静止时,弹簧测力计的示数将______(选填“变大”、“不变”或“变小”);请你在图2中画出斜拉时弹簧测力计拉力的力臂______;
(3)在图3实验中,同样用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3.0N时,该拉力的作用点可能是______点(多选,选填“B”“C”“D”或“E”)。
12.小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”。
(1)实验前,杠杆静止时的位置如图甲所示,此时杠杆___________(选填“是”或“不是”)处于平衡状态,小明需将杠杆右端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图乙所示,此时杠杆处于水平平衡,若将两边的钩码同时各去掉一个,则杠杆的___________(选填“左”或“右”)端会下沉。
13.实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有刻度均匀的杠杆、支架、刻度尺、细线和重为0.5N的相同钩码5个。
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左侧下沉,则应将左端的平衡螺母向_______(选填“左”或 “右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)小明同学完成某次操作后实验现象如图乙所示,他记录的数据为动力F1=1.0N,动力臂l1=0.30m,阻力F2=1.5N,则阻力臂l2=____________________m;
(3)小明利用图乙所示的器材,进行多次测量,这样做的目的是 ________________________,测出多组数据后,得出结论: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。与小组同学交流后,小华为了验证小明的结论是否准确,她利用图丙中水平平衡的杠杆(OD>OA=OC)进行实验,保持B处悬挂钩码的个数和位置不变,在A处悬挂钩码。使杠杆平衡。若小明同学的结论错误,则:将A处的钩码改挂在C处时,杠杆 ___________(选填“平衡”或“不平衡”); 将A处的钩码改挂在D处时,杠杆 __________(选填“平衡”或“不平衡”);
(4)如图所示是我国古老的衡量工具——杆秤,其工作原理是杠杆的平衡条件。该杆秤有两个提纽(分别固定于B、C两点),使用时有两个量程,使用提纽______(选填“1”或“2”)时是大量程。
14.如图是关于简单机械的实验探究。
(1)如图甲、乙所示的两个滑轮中,属于动滑轮的是___________,若滑轮的自重和摩擦不计,分别用力匀速提起同一物体,则F1___________F2(选填“>”“<”或“=”)。
(2)如图丙是“探究杠杆平衡条件”的装置。
①实验前,应调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,目的是___________。
②杠杆两侧同时去掉一个钩码,___________(选填“能”或“不能”)继续在水平位置保持平衡。
15.小明利用如图甲所示的装置做 “探究杠杆的平衡条件” 实验
实验序号
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1
15
1.5
10
2
1.5
20
2
15
3
4
5
1
20
(1)如图甲,为使杠杆在水平位置平衡,应该向__________(选填 “左” 或 “右”)调节平衡螺母;调节杠杆在水平位置平衡的目的是__________;
(2)多次实验得到的数据如表所示,分析表中实验数据,可以得出杠杆的平衡条件为__________;
(3)如图乙所示,用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为 F1,再将弹簧测力计斜向右下拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数为 F2,则 F1__________(选填 “>” “<” 或 “=”)F2。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.(1) 是 右
(2) 1 0.15
(3)
(4)OB
【详解】(1)[1]杠杆平衡是指杠杆处于静止状态或匀速转动状态,由题可知,杠杆静止,所以杠杆是处于平衡状态。
[2]如图甲所示,发现杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,要使其在水平位置平衡,应将杠杆平衡螺母向右调节,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)[1][2]第1、2和3次实验的数据知道,每次动力减小0.5N,由第1、2次的数据知道,每次阻力也是减小0.5N,所以,第3次的阻力应是1N;分析第1、2次的数据知道,动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,由此可知第3次的阻力臂应是0.15m。故①为1,②为0.15。
(3)由实验表格中数据知道,三次实验数据都满足动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,即杠杆的平衡条件是
其表达式为
(4)从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂,因此拉力的力臂应为OB。
2.(1)右
(2)200
(3) 动力臂 阻力
(4)
【详解】(1)为了使杠杆在水平位置平衡,调节时的方法是“左沉右调,右沉左调”。如图甲所示的位置,左端下沉,右端上翘,所以应将平衡螺母向右调节。
(2)则3 个钩码的总质量
总重力
设杠杆的一个小格为L,由图乙可知,物块的力臂,钩码的力臂,
根据杠杆的平衡条件可得,解得
则物块的质量
(3)[1][2]探究杠杆平衡条件的实验中,需要测量动力、动力臂、阻力、阻力臂。所以表头漏的两项应是:①动力臂,②阻力。
(4)通过对实验数据的分析,得出杠杆平衡的条件是:(动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂)
3. 平衡 得出普遍结论,避免偶然性 左端下沉 将向右移动一定距离
【详解】[1]杠杆平衡状态有杠杆静止或者匀速转动,则杠杆静止时处于平衡状态。
(1)[2]实验中多次改变力和力臂的大小,目的是得到多组数据的目的是避免实验的偶然性,得到杠杆平衡条件的普遍规律。
[3]由表中数据可知,杠杆平衡时,动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,即。
(2)[4]如图乙所示,若将、位置的钩码都向点靠近1格,杠杆左端力与力臂的乘积为
杠杆右端力与力臂的乘积为
则左端力和力臂的乘积较大,杠杆将会左端下沉。
[5]由图丁得,其他条件不变时,对杠杆的力臂变小,由杠杆平衡条件得,动力变大,则如果要保持杠杆在所示状态平衡,接下来的操作是将向右移动一定距离。
4.(1) 是 方便测量力臂
(2) 4 左
(3)变大
(4)
(5)变大
【详解】(1)[1]杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动。杠杆的位置如图甲所示,此时杠杆处于静止状态,则杠杆处于平衡状态。
[2]杠杆在图乙位置保持静止是为了便于测量力臂,因为此时杠杆在水平位置,力臂与杠杆重合,可直接从杠杆上读取力臂长度。
(2)[1]假设一个钩码重G,杠杆1格为L,根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,可得2G×4L=nG×2L
解得n=4,则应在B位置挂上4个同样的钩码。
[2]若A、B两点下方所挂的钩码同时向靠近支点的方向各移动一个格,则左侧:2G×3L=6GL
右侧:4G×L=4GL
左侧>右侧,杠杆不能平衡,左端将会下沉。
(3)由图丙可知,弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动过程中,动力臂变短,而杠杆在水平位置始终保持平衡,由于阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,测力计的示数将变大。
(4)以杠杆上的C位置为支点,在C的右侧D位置挂质量为m的钩码时,杠杆恰好在水平位置平衡,O为杠杆的中点,杠杆自重等效作用在O点,根据杠杆的平衡条件有m杆g×3L=mgL,则杠杆的质量。
(5)将提纽向左移动适当距离,l1减小,秤砣的质量不变,则F2不变,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,F1变大,可以增大杆秤的量程。
5.(1)右
(2)
(3)2
(4) 变大 仍成立
(5) 反比 ④
【详解】(1)甲图中杠杆向左偏,说明左侧沉,应将平衡螺母向右调节至杠杆在水平位置平衡。
(2)分析表格数据,,,
即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,即
(3)设杠杆一格的距离为L,根据杠杆平衡调节可得
解得。
(4)[1][2]当弹簧测力计倾斜拉动杠杆时,拉力的力臂变小,但是钩码阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件,弹簧测力计的示数与其力臂的乘积不变,因此弹簧测力计的拉力会变大,此时杠杆的平衡条件将仍然成立。
(5)[1][2]由题意可知,保持杠杆水平静止,将F作用点从B移至C,此过程中F方向保持不变, 根据杠杆平衡条件可得
解得------①
将M从A移至P,由杠杆平衡条件可得
解得------②
由数学知识可知,①②两式中拉力F与的关系图线均为正比例函数, 由图1可知,,则②式的斜率小于①式的斜率, 因此将M从A移至P,F与的关系图线为过原点且斜率比图线①小的图线④。拉力F与的关系为正比关系,所以,动力F和动力臂l的关系为反比关系。
6.(1) 是 右
(2) 1.5
(3) 在B点斜向下拉弹簧测力计 弹簧测力计示数会发生变化(或变大)
(4)20
【详解】(1)[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态时均处于平衡状态。
[2]杠杆如图甲所示,左端向下倾斜,则重心应向右移动,故应向右调节平衡螺母,使杠杆处于水平位置平衡。
(2)[1]通过多次实验,得出杠杆的平衡条件为F1L1=F2L2。
[2]设杠杆每一格的长度为L,在A点挂2个相同的钩码,在B点竖直向下拉弹簧测力计,让杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件有2×0.5N×3L=F×2L
解得F=1.5N,则弹簧测力计的示数应为1.5N。
(3)[1][2]为了验证小红的结论,需要改变动力或阻力的方向,使动力臂(或阻力臂)与杠杆有一定的角度进行实验;所以小萱的实验操作是在B点斜向下拉弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,观察弹簧测力计的示数;观察到弹簧测力计的示数发生变化即可验证小红的实验结论不正确。
(4)杆秤在水平位置平衡时,由杠杆的平衡条件有G物•OM=G砣•ON
即1kg×4cm=0.2kg×ON
解得ON=20cm,则秤的1kg刻度线应在距O点右侧20cm处。
7.(1)右
(2) 错误 见解析
(3) 等臂 1
【详解】(1)如图甲所示,杠杆的左端下沉,根据杠杆平衡螺母的调节原则 “左高左调,右高右调”,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向右调节。
(2)[1][2]他的结论是错误的。因为 “动力 + 动力臂 = 阻力 + 阻力臂” 这种说法中,动力的单位是N,动力臂的单位是cm为长度单位,不同物理量不能直接相加,而且仅根据一组实验数据就得出结论,具有偶然性,不具有普遍性。
(3)[1]杠杆的支点在O点,阻力为石块重力,阻力臂为OA=1cm;动力为F,由几何知识可知动力臂为
动力臂和阻力臂相等,所以为等臂杠杆。
[2]原来拉力,根据杠杆的平衡原理可知
解得。石头的体积
石块浸没在水中受到的浮力
根据杠杆的平衡原理,石块浸没在水中时
即
解得
8.C
【详解】A.如图甲,杠杆的右端上翘,说明杠杆重心偏左,为使杠杆平衡,平衡螺母应右端移动,故A错误;
B.如图乙,设杠杆一个格为L,原来杠杆处于平衡状态,由杠杆的平衡条件可得
3N×2L=2N×3L
设在A、B处各增加一个相同的钩码,则有
(3N+1N)×2L<(2N+1N) ×3L
故杠杆不再平衡,并且右端下沉,故B错误;
C.图丙中弹簧测力计从a位置转到b,此时拉力F的力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,拉力变大,即测力计的示数变大,故C正确;
D.如图丁,如果拉力方向竖直向上,当杠杆在水平位置平衡时,由杠杆平衡条件可得
3N×4L=F×2L
可得F=6N,若拉力方向斜向上,弹簧测力计的示数应大于6N,故D错误。
故选C。
9.(1)右
(2)4
(3) 不正确 拉力的方向未知,则在A点的动力臂不一定大于C点的动力臂
【详解】(1)杠杆平衡调节原则:杠杆哪端下沉,平衡螺母向另一端(上翘端)调节 。图甲中杠杆左端下沉、右端上翘,故平衡螺母应向右调节 。
(2)设每个钩码重力为G,杠杆每格长度为L。 根据杠杆平衡条件:左侧(B点):(O到B共 4 格 );
右侧(D点):(O到D共 3 格 ),设需挂n个钩码,。
代入平衡条件 约去G、L,解得 n = 4 。
(3)[1][2]杠杆平衡条件为是支点到力的作用线的垂直距离,即力臂 。 若在A点或C点拉弹簧测力计,拉力方向未竖直向上时,力臂不等于杠杆上的格数(力臂会因方向改变而变化 )。 因小明未控制 “拉力方向(或力臂大小)相同”,无法确定A点力臂一定大于C点,故 “A点示数一定更小”的观点不正确 。
10.(1) 平衡 左
(2)物理量没有单位
(3)
(4)2.5
(5) 省力 C
【详解】(1)[1]图中甲静止,处于平衡状态。
[2]图甲中杠杆左高右低,说民杠杆右端沉,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向左调解。
(2)在设计表格时,每个物理量都应有对应的单位,但表格中力、力臂都没有单位。
(3)由表格物理量及对应的数据分析,,
可得出动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂,即
(4)已知杠杆每小格的长度10cm=0.1m,每个钩码重0.5N,此时钩码重1.5N,距离支点5格,即0.5m;弹簧测力计距离支点3格,即0.3m。则根据,有
解得。
(5)[1][2]图示的内六角扳手,相当于轮轴,动力作用在轮上,阻力作用在轴上,则动力臂大于阻力臂,相当于省力杠杆。图丁中,C扳手的最大动力臂比A长,B的比A短,故在其他条件都相同时,C比A更省力,B比A更费力。小明想用最小的力拧动螺丝,则应该选择扳手C。
11.(1) 平衡 左 便于测量力臂
(2) 2 变大 见解析
(3)B、C、E
【详解】(1)[1]实验开始时,杠杆的位置如图1所示,杠杆静止,则处于平衡状态。
[2][3]如图1所示,杠杆右端下沉,说明右端重,需将平衡螺母向左移动,才能使杠杆在水平位置平衡,这样调节的目的是使得力臂和杠杆重合,便于测量力臂。
(2)[1]设杠杆上一格的长度为L,要使图2中杠杆平衡,在C处竖直向下施加拉力F时,根据杠杆平衡条件则有,解得。
[2]当弹簧测力计由竖直地拉着变成倾斜地拉着,使杠杆在水平位置静止时,阻力和阻力臂不变,动力臂变短,根据杠杆平衡条件可知需要的拉力变大,则弹簧测力计的示数将变大。
[3]过支点O作拉力作用线的垂线段即为力臂L,作图如下:
(3)设杠杆上一格的长度为L,在图3实验中,同样用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3.0N时,设该拉力的力臂为。根据杠杆平衡条件则有,解得。所以该拉力的作用点到支点的距离至少为。则该拉力的作用点可能是B、C、E。
12. 是 右 左
【详解】(1)[1]杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态,所以图甲中的杠杆处于平衡状态。
[2]杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点的左侧,应将杠杆的重心向右移,所以应将两端的平衡螺母向右侧调节,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)[3]设杠杆每个格的长度为l,每个钩码的重力为G,若将两边的钩码同时各去掉一个,则左侧力与力臂之积为
3G×3l=9Gl
右侧力与力臂之积为
2G×4l=8Gl
因为
9Gl>8Gl
杠杆不能平衡,左端下沉。
13.(1)右
(2)0.2
(3) 寻找普遍规律 不平衡 平衡
(4)1
【详解】(1)调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)如图乙所示,根据杠杆平衡原理,则
(3)[1]本实验是找规律类实验,利用图乙所示的器材,进行多次测量,是为了寻找普遍规律。
[2]在处悬挂钩码,使杠杆平衡,符合杠杆平衡条件,拉力方向竖直向下,将处的钩码改挂在处时,支点到力的作用线的距离减小,根据杠杆平衡原理,杠杆右端下降,不再平衡。
[3]将处的钩码改挂在处时,点和点在同一竖直线上,支点到力的作用线的距离不变,根据杠杆平衡原理,杠杆平衡。
(4)使用杆秤称量较重的物体时,物体的重力变大,在秤砣的重力不变的情况下,根据杠杆的平衡条件可知,需要增大秤砣重力的力臂、减小物体重力的力臂,所以用离秤钩较近的提纽。即使用提纽1时是大量程。
14.(1) 乙 >
(2) 便于测量力臂 不能
【详解】(1)[1]图甲中,滑轮的轴固定不动,是定滑轮,乙图中,滑轮的轴随物体一起运动,是动滑轮。
[2]不计滑轮的重及摩擦时,F1=G物,,所以F1>F2。
(2)[1]实验前,调节杠杆在水平位置平衡,能使力臂落在杠杆上,方便测量力臂。
[2]图丙中,两侧同时去掉一个钩码,设一个钩码的重力为G,则左侧、右侧分别为
所以左侧小于右侧的力与力臂的乘积,不能保持平衡。
15.(1) 右 便于测量力臂
(2)
(3)<
【详解】(1)[1]为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向上翘的一端移动,在图甲中,杠杆左端下沉,右端偏高,表明左端要重一些,所以应将平衡螺母向右移动。
[2]使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂大小,因为此时力臂与杠杆上的刻度重合,可直接从杠杆上读出。
(2)观察表格数据,以第一组数据为例,动力与动力臂的乘积为
阻力与阻力臂的乘积为
此时,
同理,对其他组数据进行计算,都会发现动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,所以可以得出杠杆的平衡条件为。
(3)当弹簧测力计竖直向下拉杠杆时,拉力的力臂等于弹簧测力计作用点到支点的距离,设为,当弹簧测力计斜向右下拉时,拉力的力臂变小,设此时拉力的力臂为,且,因为杠杆在水平位置平衡时,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件,可得,由于,所以,则。
答案第1页,共2页
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