实验专题复习--杠杆的平衡条件-2025-2026学年沪粤版物理八年级下学期
2026-07-02
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摘要:
**基本信息**
聚焦杠杆平衡条件实验全流程,通过15道阶梯式典例构建“操作-计算-误差-应用”知识链,强化科学探究与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础操作|4题|平衡螺母调节、水平平衡目的|从杠杆平衡状态判断到实验前准备,建立操作规范|
|平衡计算|5题|钩码数量/拉力大小计算|应用F1l1=F2l2,结合力臂测量实现定量分析|
|误差分析|3题|弹簧测力计校零、杠杆自重影响|从实验误差来源分析,深化科学论证能力|
|实际应用|3题|杆秤制作、货车翘头问题|联系生活场景,体现物理观念的实践迁移|
内容正文:
实验专题复习--杠杆的平衡 条件
1.小明想利用如图所示的实验器材来验证“杠杆的平衡条件”。
(1)实验前,杠杆在如图甲所示位置静止,他应将平衡螺母向______调节,才使杠杆能在水平位置平衡,这样做的目的是______;
(2)调好后,根据图乙进行实验,在A点处悬挂三个钩码,每个钩码重0.5N,将弹簧测力计倒挂在B点处,直到杠杆再次水平平衡。此时杠杆B点处受到的拉力应为______N,而弹簧测力计的示数比B点处的实际拉力______(选填“偏大”或“偏小”)。如何操作可使弹簧测力计的示数更接近真实值?______;
(3)为了避免上述问题,小明重新调整设计方案如图丙所示,使弹簧测力计竖直向上拉,结果发现测出的拉力大小仍然与杠杆的平衡条件不相符,其原因是:______。
2.如图所示,是探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)小华实验前发现杠杆右端低,要使它在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向______调节;
(2)如图甲所示,在杠杆左边A处挂3个相同的钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边B处挂同样的钩码______个;
(3)在探究过程中,需要测量和记录动力、动力臂、阻力,阻力臂四个物理量,在进行多次实验的过程中,小华______(选填“可以”或“不可以”)同时改变多个量进行探究测量;
(4)做实验时,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,拉力F的力臂______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)调节杠杆在水平位置平衡后,进行如图丁所示的实验,用量程为0~5N的弹簧测力计在A点竖直向上拉(如图丁M所示),杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为2.5N。若弹簧测力计斜向上拉(如图丁N所示)。杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数______2.5N(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
3.以下是探究杠杆平衡条件的实验,实验中使用的是等质量的钩码,杠杆每一格长度为1cm,一个钩码1N。
(1)实验前杠杆静止时如图甲所示,杠杆处于________(选填“平衡”或“不平衡”)状态。若要将其调整到水平位置平衡,应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调。使杠杆在水平位置平衡的目的是________________________。
(2)如图乙,在A点挂2个钩码,在B点挂________个钩码,可使杠杆在水平位置平衡。当杠杆平衡后,在A、B两点下方同时增加一个相同的钩码,则杠杆将________(选填“左端下沉”“右端下沉”或“仍保持不变”)。
(3)如图丙所示,用弹簧测力计代替钩码,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的拉力________(选填“大于”“小于”或“等于”)1.5N。
(4)同学们联想到:当货车所载货物重心太靠后时,货车会翘起来造成交通安全事故,如图丁所示。这时以后轮为支点,货物对货车压力F的力臂用L1表示,货车重力G的力臂用L2表示,货车之所以会翘起来,是因为FL1________(选填“>”“=”或“<”)GL2。
4.在“杆秤的制作”项目化学习活动中,小明所在项目组查阅资料了解到杆秤是根据杠杆原理制作的,为了完成杆秤的制作,项目组利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材,探究杠杆的平衡条件。
【证据】
(1)小明将杠杆的中点O悬挂在支架上,松手后静止时如图甲所示,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”")状态。
(2)为了使杠杆在水平位置平衡,接下来应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端调节,使杠杆在水平位置平衡的目的是__________________。
(3)调节杠杆水平平衡后,如图乙所示,小明在杠杆左侧悬挂不同数量的钩码并移动钩码的位置,用弹簧测力计在右边竖直向下拉动杠杆,每次都使杠杆保持水平平衡,得到的数据如下表所示。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
4
3.2
15
3
15
【解释】
(1)分析表格中前3组实验数据可得出杠杆平衡的条件是______(用字母表示)。
(2)第4组实验测得的数据与其余3组数据略有不同,小明操作过程中可能存在的问题是______。
【交流】实验结束后,小明制作了如图丙所示的杆秤,该杆秤有2个提纽。
(1)在标刻度时,若提起提纽1,秤盘不放物体,将秤砣移至某一点使杆秤恰好水平平衡,那么该点标定的刻度应为______kg。
(2)用制作的杆秤称量物体,若要增加称量的范围,应选用提纽______。
5.在探究杠杆平衡条件的实验中,每个钩码重1N。
(1)实验前杠杆如图甲所示,杠杆______(选填“处于”或“不处于”)平衡状态,此时应向______调节平衡螺母使杠杆水平平衡;
(2)在杠杆B点挂3个相同的钩码,如图乙所示,则在杠杆的D点挂______个相同的钩码,就可使杠杆在水平位置平衡;
(3)保持B点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时测出多组动力臂和动力数据绘制了的关系图像,如图丙所示。由图像推算,当为0.6m时,为______N;
(4)用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线(保持上端悬点不动),如图丙所示,不计摩擦,杠杆______(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡,原因是:__________________。
6.利用杠杆探究杠杆平衡条件的实验中。
(1)杠杆静止时如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向___________(选填:左/右)调节,目的是___________
(2)如图乙所示,在A点挂4个钩码,在B点挂___________个钩码,仍可使其在水平位置平衡,再次水平平衡的目的是___________。
(3)用弹簧测力计代替钩码,如图丙所示,不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的图像如图丁所示,图像中每个点与两坐标轴围成的矩形面积___________(选填:相等/不等),其原因是___________。
(4)该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计,该装置可测量小桶内液体的密度,如图戊所示,将容积为20mL的小桶挂在M点,调节平衡螺母使杠杆水平平衡,已知OM=OA=6cm,则杠杆密度计的“0刻度”线应在___________(选填:O/A)点,将待测液体倒满M点的小桶,在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时,杠杆刚好水平平衡,重物质量10g,ON=15cm,N点位置应标注的密度刻度值是___________g/cm3,改装后杠杆右端的密度刻度线___________(选填:是/不是)均匀分布。
7.小明利用若干个钩码(每个钩码质量为50g)和弹簧测力计,探究杠杆的平衡条件。
(1)如题图甲所示静止的杠杆处于______状态(选填“平衡”或“非平衡”);要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______调节,目的是可直接______。
(2)调平后小明进行图乙实验,在A处挂了4个钩码,为使杠杆重新平衡,他应在B点挂______个相同的钩码;此时杠杆的动力或阻力是______(选填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”);
(3)在图丙实验中,改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”)。
8.小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应把杠杆两端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在______位置上静止。这样做的目的是:______;
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码(如图甲所示)为了使杠杆仍在水平位置平衡,发现要在B点处挂______个相同的钩码;于是小明得出杠杆的平衡条件为:______。他这样得出的结论是______的(选填“合理”或“不合理”),理由是______;
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:______。
9.实验小组做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验器材:铁架台、刻度均匀的杠杆,质量相同的钩码10个、弹簧测力计一个。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,为使其在水平位置平衡,应向_________调节左端的平衡螺母,实验过程中让杠杆在水平位置平衡的好处是_________;
(2)在水平平衡的杠杆两侧挂上不同数量的钩码,改变钩码的位置,杠杆平衡时获得的部分数据如表所示,可得杠杆的平衡条件为_________(用下表中给出的字母表示)。其中第2次的实验情景如图乙所示,在杠杆左侧A处挂三个钩码,则在杠杆右侧B处挂________个钩码;
实验次数验次
动力N
动力臂m
动力N
动力臂m
1
1.0
0.10
0.5
0.20
2
1.5
0.10
0.15
3
2.5
0.10
0.5
0.50
4
2.0
0.15
1.5
0.20
(3)实验过程中发现,杠杆哪边“重”时往哪边下沉,这里的“重”实际指的是_________;
(4)根据得到的结论,请推断:行路者(如图丙)用一根木棒挑着包袱向前赶路,木棒可以看成以肩膀为支点的杠杆,为了减小手部用力,可行的操作是__________;
(5)在分析与论证环节中,为得出结论,你是如何想到用力和力臂相乘呢?请说出你的理由:__________。
10.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)小刚将图甲中的杠杆固定在支架上之后,发现杠杆不能在水平位置平衡,于是他将杠杆左端的平衡螺母向左调节便能使杠杆在水平位置平衡。若改为调节杠杆右端的平衡螺母,则向__________调节也能使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图甲所示,保持A点所挂钩码的数量和位置不变,将弹簧测力计绕B点从位置转到位置,始终保持杠杆水平平衡,在此过程中拉力的变化情况是__________;
A.一直变小 B.一直变大 C.一直不变 D.先变小后变大
(3)小刚尝试用如图乙所示装置进行实验探究,但多次实验后分析数据发现无法得出杠杆的平衡条件,其原因是________。
(4)小丽利用身边的塑料直尺和若干硬币来验证杠杆的平衡条件,如图丙所示。当杠杆在水平位置平衡时,她测出从支点到硬币边缘的距离作为力臂和的大小。她测力臂的方法是__________(选填“正确”或“错误”)的;将两边的硬币以相同速度同时匀速向支点移动的过程中,杠杆将__________(选填“仍平衡”、“向左倾斜”或“向右倾斜”)。
11.如图所示,小红利用刻度均匀的轻质杠杆“探究杠杆平衡条件”的实验装置。
(1)杠杆静止的位置如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向___________调节;
(2)如图乙所示,若弹簧测力计改为竖直向下拉动,仍使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将___________(选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)小红进行多次实验的目的是___________(单项选择,选填正确答案标号);
A.取平均值减小误差 B.归纳出物理规律 C.使每组数据更准确
(4)如图丙,用支架使一根胡萝卜水平平衡后,沿支点处将胡萝卜切分为A、B两部分,其重力分别为GA、GB,由杠杆平衡条件可知GA ___________ GB。(选填“>”“<”或“=”)
12.如图在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆______(选填“达到”或“没达到”)平衡状态,接下来向______调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样便于测量______。
(2)如图乙所示,A点挂有2个质量均为50g的钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个质量均为50 g的钩码。
(3)实验结束后,小王提出新的探究问题:“支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立”;于是小王利用如图丙所示装置进行探究。发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,其原因是______。
(4)小勇利用身边的塑料直尺和若干硬币来证明杠杆平衡的条件,如图丁所示,当杠杆在水平位置平衡时,测出从支点到硬币边缘的距离作为力臂l1和l2的大小,他测力臂的方法是______的(选填“正确”或“错误”)。
13.格致实验小组利用如图所示的铁架台、材质均匀并带有均匀刻度的直杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干等实验器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置。可以将平衡螺母向______调(选填“左”或“右”),使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图乙所示,同学们设计了两种实验方案:第一种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为;第二种弹簧测力计倾斜拉,其该数为,在同等条件下,使杠杆水平平衡时,两次弹簧测力计读数______(填“<”、“=”或“>”);
(3)如图丙,在杠杆O点处挂上2个钩码,每个钩码重0.5N,用弹簧测力计在A点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数______2N(选填“>”、“<”或“=”)。
14.如图所示,小勇利用铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码质量相同)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,则此时杠杆处于____________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)使杠杆在水平位置平衡的目的是__________。为此,应将平衡螺母向____________(选填“左”或“右”)调节;
(3)将杠杆调成水平位置平衡后,如图乙所示,在A点挂3个钩码,则应在B点挂____________个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡;随后两边各取下一个钩码,杠杆____________(选填“左”或“右”)端将下沉;
(4)小勇用弹簧测力计替代B点的钩码,将弹簧测力计绕B点由竖直向下的位置逆时针旋转至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐____________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
15.小明同学在做“探究杠杆的平衡条件”的实验。(每个钩码重0.5N)
(1)如图甲所示,应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,这么做的目的是__________。
(2)杠杆在水平位置平衡后,在图乙所示的A、B位置挂上适当的钩码,使杠杆在水平位置重新平衡,记录数据;改变钩码的数量与位置,分别测出如下表所示的三组数据,根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是__________(写出公式)。多次实验的目的是__________。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.5
10.0
1.0
15.0
2
3.0
10.0
1.5
20.0
3
4.0
10.0
2.0
20.0
(3)小明用弹簧测力计代替杠杆右侧的钩码,并由竖直拉改为斜向下拉,如图丙所示,弹簧测力计的示数会__________(选填“变小”“变大”或“不变”)。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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《实验专题复习--杠杆的平衡 条件 -2025-2026学年沪粤版物理八年级下学期》参考答案
1. 右 便于测量力臂 1.2 偏小 将弹簧测力计在竖直向下方向上进行校零 受到杠杆自重的影响
【详解】(1)[1] 由图得,开始实验前发现左端下沉,右端上翘,说明左端重,可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动,给右端增重,直到杠杆在水平位置平衡。
[2] 杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时重力的重心在支点上,可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(2)[3] 设每个小格的长度为L,根据杠杆的平衡条件可得
解得,即此时杠杆B点处受到的拉力应为1.2N。
[4][5] 由于弹簧测力计自身有重力,所以弹簧测力计的示数比B点处的实际拉力偏小,所以在弹簧测力计进行竖直向下拉的测量时,需要重新将弹簧测力计在竖直向下方向上进行校零。
(3)[6] 图丙中,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响,导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大,因而与杠杆的平衡条件不相符。
2.(1)左
(2)4
(3)可以
(4)变小
(5)大于
【详解】(1)杠杆右端低,左端高,所以应向左调节平衡螺母,直至杠杆在水平位置静止,这样便于读出力臂大小。
(2)设一个钩码重为G0,杠杆上一格的长度为L0,B点挂n个相同的钩码,由杠杆平衡条件知
3G0×4L0=nG0×3L0
解得n=4,所以应在B点挂4个钩码。
(3)本实验是通过比较动力与动力臂的乘积跟阻力与阻力臂的乘积的大小关系来探究杠杆平衡条件,所以可以同时改变多个量进行实验,从而得到普遍规律。
(4)将弹簧测力计由图乙所示位置变成图丙所示位置时,由力臂的定义:力臂是支点到力的作用线的距离可知,弹簧测力计的拉力F的力臂变小。
(5)杠杆在水平位置平衡时,将弹簧测力计由竖直向上拉转动到斜向上拉后,弹簧测力计拉力的力臂变小,由杠杆平衡原理知,弹簧测力计的示数变大,即斜向上拉时弹簧测力计的示数大于2.5N。
3.(1) 平衡 左 排除杠杆自身重力的影响,且便于测量力臂
(2) 3 左端下沉
(3)大于
(4)>
【详解】(1)杠杆静止,受力平衡,杠杆处于平衡状态;为了排除杠杆自身重力的影响,且便于测量力臂,应该使杠杆在水平位置平衡;如图甲所示,杠杆左端上翘,右端下沉,应将平衡螺母向左调。
(2)钩码重力为G,杠杆一格长度为L,由杠杆平衡原理可知,
解得,因此在B点挂3个钩码,可使杠杆在水平位置平衡;在A、B两点下方同时增加一个相同的钩码,则左端为
右端为
因此杠杆将左端下沉。
(3)如果弹簧测力计竖直向下拉动,杠杆在水平位置平衡可知
解得
而如图丙所示弹簧测力计拉动位置的力臂小于弹簧测力计竖直向下拉动的力臂,所以此时弹簧测力计的拉力大于1.5N。
(4)以后轮为支点,货物对货车压力F的力臂用L1表示,货车重力G的力臂用L2表示,FL1>GL2,无法达到杠杆平衡,所以货车会翘起来。
4. 平衡 左 便于测量力臂 弹簧测力计没有竖直向下拉 0 2
【详解】[1]杠杆静止,处于平衡状态。
[2][3]杠杆右端下沉,平衡螺母向左调;使杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量力臂(力臂在杠杆上,可直接读 )。
[4]前 3 组数据,分别为1×10=10、2×10=20、2×15=30,分别为2×5=10、1×20=20、3×10=30,得杠杆平衡条件。
[5]分析数据可知,第4组数据中的3.2N是弹簧测力示数,这一组数据中,动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂乘积,可能是由于弹簧测力计没有竖直向下拉,导致力臂变小,拉力变大,但是拉力的力臂仍按竖直拉时来记录导致的。
[6]提起提纽1,秤盘不放物体时,秤砣使杠杆平衡,相当于测量质量为0的物体,那么该点标定的刻度应为。
[7]根据杠杆平衡条件可得,变形得,在秤砣质量不变的情况下,要增大称量的范围,应增大秤砣一侧的力臂,减小物体一侧的力臂,所以,应选提纽2。
5.(1) 处于 右
(2)4
(3)0.5
(4) 不能 右端钩码对杠杆的拉力的力臂变小
【详解】(1)杠杆静止(或匀速转动)时都处于平衡状态,图甲中杠杆静止,因此处于平衡状态;杠杆不在水平位置,左端向下倾斜,右端上翘,故应向右调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)设一个钩码重为G,一格为L,根据杠杆平衡条件可得,
解得,需在D点挂4个钩码,就可使杠杆重新在水平位置平衡。
(3)由于此题中的阻力和阻力臂不变,根据,利用图像中任意一组数据都能得出
当为0.6m时,代入得
(4)推动悬线后,悬线倾斜导致拉力的力臂变小,拉力与力臂的乘积变小,小于左侧阻力与阻力臂的乘积,杠杆失去平衡。
6.(1) 左 便于测量力臂
(2) 6 便于测量力臂
(3) 相等 阻力和阻力臂保持不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力与动力臂的乘积保持不变
(4) O 1.25 是
【详解】(1)[1][2]实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,如图甲所示,发现杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点右侧,要使其在水平位置平衡,应将杠杆平衡螺母向左调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是为了便于测量力臂和避免杠杆自重对实验的影响。
(2)[1]设一个钩码的重力为G,杠杆上的一个小格为L,由杠杆的平衡条件可得,解得n=6,即在B位置挂上6个钩码,可以使杠杆在水平位置平衡。
[2]使杠杆再次在水平位置平衡,则可以直接从杠杆上读出力臂的大小,所以再次使杠杆水平平衡的目的是便于测量力臂。
(3)[1][2]由于此题中的阻力和阻力臂不变,利用图像中任意一组数据都能得出
图像中每个点与两坐标轴围成的方形面积相等,其原因是阻力和阻力臂保持不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力与动力臂的乘积保持不变。
(4)[1]小桶内没有液体时,根据杠杆平衡条件可知,当右侧挂上重物时杠杆不可能在水平位置平衡,只有重物在O点时杠杆才能在水平位置平衡,故密度计的“0刻度”在O点。
[2]小桶内装入液体时,根据杠杆平衡条件可知,当杠杆处于水平平衡状态时
小桶内所装液体的重力为,整理可得
代入数据可得
[3]由于G物、gV和LOM都是定值,故与LON成正比,所以改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。
7.(1) 平衡 右 读取力臂
(2) 6 钩码对杠杆得拉力
(3)B、C、E
【详解】(1)[1]平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态,则杠杆处于静止,是处于平衡状态。
[2]图甲中,杠杆的左端下沉,则应向右调节平衡螺母,才能让杠杆在水平位置平衡。
[3]杠杆在水平位置平衡时,力臂与杠杆重叠,可直接读取出力臂。
(2)[1]设一个钩码的重力为G,杠杆每小格的长度为L,据杠杆平衡条件知
解得n=6
所以B点挂6个相同的钩码。
[2]杠杆上挂上钩码后,才能转动,所以杠杆的动力和阻力是钩码对杠杆的拉力,其大小等于所挂钩码的重力。
(3)图丙中,A点处挂4个钩码,则钩码的重力
而测力计的示数为3.0N,据杠杆的平衡条件有
解得
所以该拉力的作用点可能是B和C点,此时测力计竖直向上拉;当测力计倾斜拉时,可能在E点。
8.(1) 左 水平 见解析
(2) 6 见解析 不合理 见解析
(3)见解析
【详解】(1)[1][2][3]当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,应将平衡螺母(左端和右端的平衡螺母调节方向一致)向左调节,直至杠杆在水平位置平衡,此时力臂在杠杆上,便于测量力臂。
(2)[1][2]设一个钩码重为G,杠杆上一个小格为L,由杠杆平衡条件得到
4G×3L=6G×2L
[3][4]杠杆平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂,数学表达式为F1l1=F2l2。只通过一组实验数据便得出结论,是不合理的,一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性。
(3)用如图乙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的重对杠杆平衡有影响。
9.(1) 右 便于测量力臂大小
(2) 2
(3)力与力臂的乘积大
(4)将手适当向人的前方移动
(5)利用数学归纳可以得出力和力臂相乘相等的结论
【详解】(1)[1]杠杆静止在如图甲所示的位置,左端下沉,右端上翘,为使其在水平位置平衡,应向右调节左端的平衡螺母。
[2]实验过程中让杠杆在水平位置平衡,此时力臂与杠杆重合,便于测量力臂大小。
(2)[1]分析表格中的数据,通过计算动力与动力臂的乘积以及阻力与阻力臂的乘积,发现,这就是杠杆的平衡条件。
[2]设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格的长度为L,在杠杆左侧A处挂三个钩码,根据杠杆平衡条件可得3G×2L = nG×3L
解得n = 2,即在杠杆右侧B处挂2个钩码。
(3)杠杆哪边“重”时往哪边下沉,这里的“重”实际指的是力与力臂的乘积大,也就是杠杆的平衡打破,是因为两边力和力臂的乘积不相等导致的。
(4)木棒可以看成以肩膀为支点的杠杆,根据杠杆平衡条件,为了减小手部用力,即减小动力F1,在阻力和阻力臂的乘积不变的情况下,可以增大动力臂,可行的操作是将手向远离肩膀的方向移动。
(5)利用数学归纳,尝试数据的多种处理,最终发现只有用力和力臂相乘才能满足杠杆的平衡。
10.(1)左
(2)B
(3)杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响
(4) 错误 向左倾斜
【详解】(1)调节杠杆平衡时,将左端的平衡螺母向左调节能使杠杆在水平位置平衡,说明杠杆右端偏重,为使杠杆在水平位置平衡,还可以将右端的平衡螺母向左端调节。
(2)将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其阻力臂 OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变,而动力臂在从a到b的过程逐渐减小,根据杠杆的平衡条件可知,动力F逐渐增大,故选B。
(3)利用如图乙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响,多次实验后,分析数据时不考虑杠杆自身重力对实验的影响,无法得出杠杆的平衡条件。
(4)[1]硬币放在杠杆上,杠杆在水平位置平衡,硬币作用在杠杆上的力通过硬币的中心,力臂是从最下面硬币的圆心到支点的距离,因此小丽力臂的测量错误。
[2]如果将两边的硬币以相同速度同时匀速向支点移动的过程中,当在相同时间内,杠杆左、右两侧力臂的减小量相等,左侧的动力F1小于右侧的阻力F2,因此在移动过程中,右侧力和力臂乘积的减小量大于左侧力和力臂乘积的减小量;即在移动过程中,杠杆左侧力和力臂乘积大于右侧力和力臂乘积,因此杠杆会向左倾斜。
11. 右 变小 B >
【详解】(1)[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态是平衡状态;由图甲可知,此时杠杆左低右高,此时平衡螺母应向右调,让杠杆在水平位置平衡。
(2)[2]根据杠杆平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂
图丁,将弹簧测力计改为竖直向下拉动后,动力臂将变大,所以动力会变小。
(3)[3]如果实验次数太少,实验研究得出结论具有偶然性,不具有普遍性,实验结论必须在多次实验的基础上得出,这样才能有效地避免实验结果偶然性出现,归纳出物理规律,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)[4]由图丙可知,GA、GB的力臂lA、lB的大小关系为lA<lB,则根据杠杆的平衡条件可得,GA>GB。
12.(1) 达到 右 力臂
(2)3
(3)杠杆自重的影响
(4)错误
【详解】(1)[1]杠杆的平衡状态包括静止和匀速转动,图甲中杠杆静止,所以达到平衡状态。
[2]杠杆左端下沉,说明左端较重,平衡螺母应向右调节,使杠杆在水平位置平衡。
[3]杠杆在水平位置平衡时,力臂与杠杆重合,可直接从杠杆上读出力臂的长度,便于测量力臂。
(2)杠杆每格的长度为,根据杠杆平衡条件,A点挂有2个钩码,OA点力臂为, OB点力臂为 ,则
解得,所以应在B点挂3个质量均为的钩码。
(3)图丙中,杠杆的重心不在支点上,杠杆的自重对杠杆的平衡有影响,所以在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。
(4)力臂的定义是从支点到力的作用线的垂直距离。在图丁中,小勇测量的是从支点到硬币边缘的距离,而不是从支点到硬币重力作用线的垂直距离,所以他测力臂的方法是错误的。
13. 右 < >
【详解】(1)[1]图甲中杠杆右端高左端低,应将平衡螺母向较高的一端调节,即将左边或右边的平衡螺母向右端调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)[2]力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,第一种实验方案弹簧测力计的拉力与杠杆垂直,能从杠杆上直接读力臂;因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂,根据杠杆的平衡条件,在阻力和阻力臂都相同的情况下,动力臂越大的越省力,所以。
(3)[3]若杠杆的一小格为L,由杠杆平衡条件可得
解得。图丙中,杠杆的重心不在支点上,杠杆的重力对杠杆转动产生了影响,导致弹簧测力计的示数的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值大,即此时弹簧测力计的示数大于2N。
14. 平衡 见解析 左 2 左 变大
【详解】(1)[1]图甲中,杠杆静止,而杠杆处于静止或匀速转动,都是处于平衡状态,所以此时杠杆处于平衡状态。
(2)[2]杠杆在水平位置平衡时,力臂与杠杆重合,方便测量力臂,同时,杠杆的重心在支点上,可避免杠杆自重对实验的影响。
[3]图甲中,杠杆的右端下沉,为了让杠杆在水平位置平衡,应向左调节平衡螺母。
(3)[4]图乙中,设每个钩码有重力为G,杠杆每小格的长度为L,据杠杆平衡条件有
3G×2L=nG×3L
解得,n=2,应在B点挂2个钩码。
[5]两边各取一个钩码后,则有
2G×2L>G×3L
所以杠杆的左端下沉。
(4)[6]弹簧测力计由竖直向下位置旋转至图丙所示位置时,对应的力臂减小,而左边的力及力臂不变,据杠杆的平衡条件知,对应的力变大,即测力计的示数变大。
15.(1) 右 便于测量力臂
(2) F1l1=F2l2 使结论具有普遍性
(3)变大
【详解】(1)[1][2]如图甲所示,杠杆左端低右端高,说明它的重心偏左,应将杠杆右端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡,此时杠杆两侧挂上钩码,两侧拉力的力臂正好沿着杠杆方向,所以,这么做的目的是便于测量力臂。
(2)[1]由表中数据可得
1.5N×10.0cm=1.0N×15.0cm
3N×10.0cm=1.5N×20.0cm
4N×10.0cm=2.0N×20.0cm
分析可得,杠杆平衡条件为
F1l1=F2l2
[2]多次实验的目的是,通过多组数据,总结归纳出数据遵循的共同规律,使结论具有普遍性,避免结论的偶然性。
(3)小明用弹簧测力计代替杠杆右侧的钩码,并由竖直拉改为斜向下拉,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,动力变大,所以,弹簧测力计的示数会变大。
答案第1页,共2页
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