【暑期专项】专题03 简单机械和功 实验题(20题)2026=2027学年九年级物理苏科版2024
2026-07-17
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第十一章 简单机械和功,一、杠杆,二、滑轮 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 寒暑假-暑假 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 14.97 MB |
| 发布时间 | 2026-07-17 |
| 更新时间 | 2026-07-18 |
| 作者 | 苍穹精品工作室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58862275.html |
| 价格 | 1.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦简单机械实验核心,通过20道题系统覆盖杠杆平衡条件与滑轮组机械效率探究,以科学探究过程串联知识逻辑,强化实验操作与数据处理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|杠杆平衡条件探究|15题|含平衡调节、力臂计算、动态平衡分析、杆秤应用|从原理(F₁L₁=F₂L₂)到应用(杆秤),构建“探究-验证-拓展”逻辑链|
|滑轮组机械效率测量|5题|涉及效率计算、影响因素分析(物重/动滑轮重)|基于杠杆原理延伸,通过控制变量法探究效率优化,体现科学思维中的模型建构|
内容正文:
【暑期专项】专题03 简单机械和功 实验题(20题)
1.小明用如图所示装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。(每个钩码0.5 N,杠杆上每个小格长度为5 cm)。
(1)安装好装置后,杠杆位置如图甲所示,应将右侧的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节。
(2)如图乙所示,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,使杠杆水平平衡,若将杠杆两侧钩码均远离支点1格,则杠杆________端下沉。移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。改变动力和动力臂大小,相应调节阻力和阻力臂;再做几次实验,实验数据记录如下表所示。根据实验数据可以初步得出杠杆的平衡条件为:________(用表格中的物理量符号表示);进行多次实验的目的是________。
次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1
15.0
1.5
10.0
2
2
10.0
1
20.0
3
1.5
20.0
2
15.0
(3)如图丙所示,在A点挂3个钩码,若用弹簧测力计替代右侧的钩码使杠杆在水平位置平衡,则作用在________(选填“B”“C”或“D”)点时,弹簧测力计的示数最小,该力的方向为________。
【答案】(1)左
(2) 右 寻找普遍规律
(3) C 竖直向上
【详解】(1)调节杠杆平衡时,平衡螺母向杠杆偏高的一端调节,图甲中杠杆左端偏高、右端偏低,因此将平衡螺母向左调节。
(2)设每个钩码重力为G,每格长度为l,原杠杆平衡时满足,两侧钩码均远离支点1格后,左侧力与力臂乘积为,右侧力与力臂乘积为,右侧力与力臂乘积更大,因此杠杆右端下沉。
分析表格数据可知,三次实验均满足,即杠杆平衡条件为。
本实验为探究性实验,多次实验的目的是避免偶然性,得到杠杆平衡条件的普遍规律。
(3)根据杠杆平衡条件可知,阻力和阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小;如图所示,杠杆左侧C点离支点最远,动力臂最大,因此作用在C点时,弹簧测力计示数最小;杠杆水平时,要获得最大动力臂,拉力方向需要垂直于水平杠杆竖直向上。
2.在探究“杠杆平衡条件”的实验中,实验器材有:杠杆(每小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为的钩码。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,要使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向__________端调节;
(2)如图乙在杠杆两侧挂如图所示的钩码,杠杆平衡,若保持如图乙所示的两个悬挂点位置不变,将两侧钩码各取下一个,则杠杆_________端会下沉;
(3)小明撤去挂在点的钩码,改用弹簧测力计在点竖直向上拉,如图丙所示,当杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数为_________;若保持弹簧测力计拉力方向不变,将杠杆缓慢拉动一段距离,测力计示数大小将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)杆秤是我国古老的衡量工具,如今仍然被人们使用。小明根据探究结果用一根粗细均匀的硬杆制成了如图丁所示的杆秤,提纽固定在点,托盘挂在点,不放重物,提起提纽,杆秤刚好在水平位置平衡,将点记为零刻度线,请根据杠杆的平衡条件判断:杆秤点右边的刻度是_________(选填“均匀”或“非均匀”)的;若换用质量更小的秤砣,可使该杆秤分度值_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】(1)左
(2)右
(3) 2 不变
(4) 均匀 变小
【详解】(1)由图甲可知,杠杆的右端下沉,左端上翘。根据杠杆平衡的调节原则,应将平衡螺母向较高的一端调节,即向左端调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)设每个钩码重为 ,每格长度为 ,将两侧钩码各取下一个后左侧力与力臂乘积为
右侧力与力臂乘积为
所以杠杆的右端会下沉。
(3)根据杠杆平衡条件 ,此时阻力为 点钩码重力 ,阻力臂为 格,动力臂为 点到支点的距离 格。故弹簧测力计示数
当杠杆倾斜时,阻力的大小不变,动力和阻力的方向不变,动力臂和阻力臂同时减小相同的比例,根据杠杆平衡条件,动力的大小保持不变。
(4)不放重物,提起提纽,杆秤刚好在水平位置平衡,将点记为零刻度线,称重时根据杆秤平衡时得
化简得
由于 和 均为定值,秤砣移动的距离 与物体质量 成正比,因此刻度是均匀的。
分度值代表杆秤的精确程度。若换用质量更小的秤砣( 减小),根据上述公式,称量相同质量的物体时,秤砣需要移动更长的距离 才能平衡。单位质量对应的刻度间距变大,故分度值变小。
3.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,同学们测得如图甲、乙所示的两个滑轮组的机械效率不同,实验数据见下表。
实验次序
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74.1%
83.3%
(1)分析表中数据可知,实验3是用图______所示的滑轮组做的实验。表中空白处的数据应为______。
(2)比较实验1和实验2的数据可得出结论:使用不同的滑轮组提起所受重力相同的物体时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越______(选填“高”或“低”)。
(3)比较实验1和实验3可得出结论:使用同一滑轮组时,__________________,可以提高滑轮组的机械效率。
(4)在该实验中,如果没有刻度尺,对于图乙所示的滑轮组,只要测出钩码重G,然后拉动弹簧测力计,使钩码______(选填“匀速”或“变速”)上升,从弹簧测力计上读出拉力值F,就可算出η=______。(用G、F表示)
【答案】(1) 甲 57.1%
(2)低
(3)增加物重
(4) 匀速
【详解】(1)实验3中,吊着动滑轮的绳子段数为,甲滑轮组的绳子段数为3,因此实验3用甲滑轮组。
实验2的机械效率
(2)实验2中,着动滑轮的绳子段数为,用的是乙滑轮组。实验1和2中,提升的重物重力相同,实验2动滑轮个数更多,实验2机械效率更低,所以可得出结论,使用不同的滑轮组提起所受重力相同的物体时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越低。
(3)实验1中,钩码上升高度和绳端移动距离均与实验3相同,所以,实验1和3中,使用的是同一滑轮组,实验3中提升的物体较重,机械效率也较高,所以可得出结论,使用同一滑轮组时,增加物重,可以提高滑轮组的机械效率。。
(4)实验时需要匀速拉动钩码,此时拉力大小稳定,等于弹簧测力计的示数,受力平衡。
乙滑轮组的绳子段数,推导机械效率
4.在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中,不同小组利用滑轮组开展实验,测得的相关数据如下表所示。
表一
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功W有/J
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1
1.1
0.5
0.55
表二
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/cm
1
3
2
1.2
6
2
3
5
1.2
15
3
3
8
1.2
26
4
3
10
1.3
30
(1)拉绳子端拉力F时,应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计;
(2)比较表一第1次实验和第2次实验,可得结论:使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越______;
(3)表二中前三次实验中,第______次实验数据明显出现错误,应当剔除;
(4)根据以上信息,请判断:该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与______是否有关;
(5)小红在以上实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图B所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了______;
②当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率______(填“相同”或“不相同”);
(6)另一小组用甲乙丙三个滑轮组做实验,丙实验中动滑轮个数比乙实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功______(选填“增大”、“减小”或“不变”),因而,滑轮组的机械效率与______有关;
【答案】(1)匀速
(2)高
(3)3
(4)钩码上升高度
(5) 改变力的方向 相同
(6) 增大 动滑轮重力
【详解】(1)拉绳子端拉力F时,应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时滑轮组处于动态平衡,测力计示数等于绳端拉力。
(2)比较表一第1次实验和第2次实验,实验2中钩码重力较大,机械效率较高,可得:使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越高。
(3)表二中的第3次实验,测力计移动距离不是钩码上升高度的整数倍,数据明显是错误的。
(4)由表二中的数据可知,这四次实验中,物重相同,提升钩码的高度是越来越大的,所以是为了探究滑轮组的机械效率与钩码上升高度是否有关。
(5)如图B所示,小红多使用的滑轮是定滑轮,目的是为了改变力的方向;若忽略绳重及摩擦,滑轮组的机械效率为
两个滑轮组的动滑轮相同,所以当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时,机械效率相同。
(6)使用滑轮组时需要克服动滑轮重力做额外功。丙实验中动滑轮个数比乙实验多,动滑轮自重增大,在有用功相同时,对动滑轮所做的额外功增大,则机械效率降低,这说明滑轮组的机械效率与动滑轮重力有关。
5.实验小组为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、秤盘等。
(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______(左/右)调节。直到杠杆在______位置平衡,目的是便于测量______,支点在杠杆的中点是为了消除杠杆______对平衡的影响。
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在左侧挂3个钩码,右侧挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡,完成此操作后,下一步小明不能做的是( )(填序号);
A.右侧钩码不动,改变左侧钩码数量并适当移动,使杠杆再次在水平位置平衡
B.读取此时杠杆上力和力臂的数据,找到其中的规律,得出杠杆的平衡条件
C.同时改变左右两侧钩码数量及位置,使杠杆再次在水平位置平衡
(3)同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确,他们制作了一个密度均匀的圆盘,圆盘可以绕着圆心O转动。如图丙所示,在C点和D点分别悬挂钩码,使圆盘平衡。接下来她应将挂在D点的钩码先后挂在圆盘上的______两个点上,发现杠杆仍能平衡,通过此操作说明影响杠杆平衡的不是支点到力的作用点的距离,而是支点到______的距离;
(4)实验小组探究得出杠杆的平衡条件后,利用身边的材料模仿中药房的戥(dēng)秤制作了杆秤,如图丁所示,若要增加称量的范围,应选用提纽______。
【答案】(1) 右 水平 力臂 自身重力
(2)B
(3) E、F 力的作用线
(4)2
【详解】(1)实验前杠杆左侧下沉,说明左端更重,平衡螺母应向更高的右侧调节,使杠杆在水平位置平衡;此时力臂与杠杆重合,目的是便于测量力臂;支点在杠杆中点时,是为了消除杠杆自身重力对平衡的影响。
(2)探究杠杆平衡条件时,为避免结论的偶然性并得出普遍规律,必须进行多次实验以获取多组数据。仅凭一次实验数据直接得出结论是不科学的,因此下一步应改变钩码数量或位置继续实验。故选B。
(3) 要验证“影响杠杆平衡的不是支点到力的作用点的距离”,接下来需要保证支点到力的作用线的距离不变,只改变支点到力的作用点的距离,观察杠杆是否平衡。图中、两点与点到圆心的垂直距离(即力臂)相等,但到圆心(支点)的直线距离不同,故接下来应将挂在D点的钩码先后挂挂在、两点;若实验发现圆盘仍平衡,说明决定平衡的不是支点到作用点的距离,而是支点到力的作用线的距离(即力臂)。
(4)根据杠杆平衡条件得,变形得,使用提纽2时,力臂更小,力臂更大,因此能称量的最大物重更大,称量范围更大。
6.小硕利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”,实验过程如图所示。
(1)当杠杆如图甲所示时,小硕应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动。
(2)同学们经过一系列探究,将收集到的实验数据记录到下面表格中。
阻力F2/N
1.5
1
0.5
0.5
2
0.5
阻力臂l2/m
0.1
0.1
0.1
0.24
0.08
0.5
动力F1/N
1
1
0.1
4
4
2.5
动力臂l1/m
0.15
0.1
0.5
0.03
0.04
0.1
通过分析实验数据归纳出杠杆平衡的条件是____________。
(3)实验结束后,小硕进行跨学科实践制作了如图丙所示的杆秤,其标定的杆秤刻度应是______(选填“均匀”或“非均匀”)的,他测试发现杆秤能测的物体的最大质量太小,为使杆秤量程变大,则b点的提纽应该向______(选填“a”或“c”)端移动。
【答案】(1)右
(2)
(3) 均匀 a
【详解】(1)图甲中杠杆左端下沉、右端上翘,调节杠杆平衡时,平衡螺母向杠杆上翘的一端调节,因此应向右移。
(2)对表格中每组数据计算验证,所有数据都满足“动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积”,因此归纳出杠杆平衡条件为。
(3)根据杠杆平衡条件变形可得:,提纽固定后,、都是定值,因此待测物体质量与秤砣到提纽的距离成正比,所以杆秤刻度是均匀的。
若要增大杆秤量程,根据杠杆平衡条件,在秤砣质量不变时,需要减小物体到提纽的力臂,因此提纽应该向靠近物体的端移动。
7.某实验小组在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,刻度均匀的杠杆在如图甲所示位置静止,为使杠杆在水平位置平衡,应该将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)适当调节。
(2)调好后,根据图乙进行实验,在A点处悬挂3个钩码,当在B点悬挂3个钩码后,发现杠杆也向左端倾斜,使杠杆恢复平衡的方法是________。
(3)在图丙所示的实验中,B点悬挂钩码不动,需要将A点挂上的已调好的弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡以方便________。
(4)同学们将多次测量得到的数据记录在下表中,根据数据可以得出杠杆的平衡条件为:________(用、、、表示)。
次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
2.0
30
3.0
20
2
1.0
40
2.0
20
3
2.5
20
2.0
25
(5)受实验过程启发,小明用弹簧测力计测量一只西瓜的重,设计的装置如图丁所示。轻质杠杆(忽略自重)AB水平放置,在杠杆上悬挂西瓜,杠杆AB长1m,O为杠杆的支点,AO长0.2m。在B点用弹簧测力计竖直提起杠杆,开始时发现拉力超过弹簧测力计的测量范围,于是将西瓜向左移动,目的是________,直至西瓜悬挂点距O点0.4m,则这个西瓜重________N。
【答案】(1)右
(2)在B点再增加一个钩码
(3)测量力臂
(4)
(5) 减小阻力臂 16
【详解】(1)图甲中杠杆左端下沉、右端上翘,说明左端偏重。要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向右调节。
(2)A到支点O的距离为4格,B到支点O的距离为3格,根据杠杆平衡条件可得在B点挂4个钩码可恢复平衡。
(3)使杠杆在水平位置平衡,当力的方向竖直时,力臂恰好沿杠杆方向,可以直接从杠杆上的刻度读出,方便测量力臂。
(4)由三组数据可得,,,所以可得。
(5)西瓜悬挂点到支点O的距离是阻力臂,将西瓜向左移动,靠近支点O,可以减小阻力臂,从而减小B点所需的拉力,使弹簧测力计示数在测量范围内。
根据图丁可知弹簧测力计示数为8N,由题意可知OB的长度为,所以根据,可得
所以可得西瓜的重量。
8.小明用如图所示装置来“探究杠杆的平衡条件”。
(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向____________移动(选填“左”或“右”)。
(2)为进一步探究杠杆的平衡条件,如图乙所示,将弹簧测力计从a位置旋转至b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”)。
(3)物理老师自制了如图丙a所示的“杠杆力臂演示仪”(杠杆自身重力和摩擦力不计,O点为螺母位置)。先使杠杆AB水平平衡,再松开螺母保持OA端不动,重物G1、G2位置不变,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母,放开手后图丙b中杠杆将要沿____________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。要使杠杆在图丙b位置平衡,则重物G2应移动到____________(选填“①”“②”或“③”)的位置。
【答案】(1)右
(2)变大
(3) 逆时针 ②
【详解】(1)实验前杠杆左端下沉、右端上翘,平衡螺母向杠杆上翘的一端调节,因此应将平衡螺母向右移动,使杠杆在水平位置平衡。
(2)弹簧测力计从位置旋转到位置的过程中,阻力(钩码总重)和阻力臂都不变,动力臂逐渐减小;根据杠杆平衡条件,动力会逐渐变大,因此弹簧测力计示数逐渐变大。
(3)原杠杆平衡时满足;向下折后,的力臂不变,的力臂减小,因此,左侧力与力臂的乘积更大,杠杆左端下沉、右端上升,将沿逆时针方向转动;
要使杠杆重新平衡,需要增大的力臂,对应的力臂等于OB,则重物应移动到②的位置。
9.小华和小鑫一起做“探究杠杆的平衡条件”的实验,实验所用钩码相同,每个重力为1N,杠杆上相邻刻度线之间的距离相同。
(1)为了便于测量________(选填“力”或“力臂”),实验前应调节________使杠杆在水平位置平衡。
(2)小华在杠杆左右两端加挂钩码并移动钩码,使杠杆水平平衡,如图甲所示,随后他改变钩码个数及其位置又重复完成了两次实验,记录数据如下表所示,根据实验数据,得出杠杆的平衡条件是:________(填含有、、、、的式子)。若此时在图甲中支点两侧钩码下方再各悬挂一个钩码,杠杆的________(选填“左端”或“右端”)将下沉。
实验次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
3
10
2
15
2
1
20
4
5
3
1
15
3
5
(3)随后小鑫改用弹簧测力计对实验做进一步的探究。如图乙所示,在A点挂两个钩码,在B点竖直向下拉弹簧测力计,杠杆在水平位置静止后,记下弹簧测力计的示数;当弹簧测力计改为斜拉,再次使杠杆在水平位置静止,则弹簧测力计的示数将________(选填“变大”或“变小”)。
【答案】(1) 力臂 平衡螺母
(2) 右端
(3)变大
【详解】(1)当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以直接从杠杆的刻度上读取,因此该操作目的是便于测量力臂;实验前需要调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)分析表格中三次实验数据,每次都满足动力×动力臂=阻力×阻力臂,因此杠杆平衡条件为 ;
原平衡满足
两侧各加一个钩码后,左侧力与力臂的乘积
右侧力与力臂的乘积
右侧乘积更大,因此杠杆右端下沉。
(3)弹簧测力计斜拉时,拉力的力臂会比竖直拉时更小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件,拉力会变大,因此弹簧测力计的示数变大。
10.某小组用如图所示的装置来探究杠杆的平衡条件。(注∶实验中所用钩码的规格相同)
(1)实验前,小明同学将组装好的杠杆放在水平桌面上,发现杠杆静止时情况如题甲图所示,此时杠杆处于___________(填“平衡”或“非平衡”)状态。
(2)小华同学指出:实验前和实验时都应该把杠杆调到水平位置平衡,这样做的目的除了能消除杠杆自重对实验的影响,还便于测量___________。某次实验如题乙图所示,为了让杠杆重新在水平位置平衡,应该在B点挂上___________个钩码。
(3)小李同学在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F2,测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,得到实验数据如题丁图所示。小李同学说:生活中用钢丝钳剪钢丝,与实验___________ (选填实验序号)中的杠杆分类相同。
丁图
实验序号
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
20.0
1.0
10.0
2
1.0
20.0
1.0
20.0
3
1.5
10.0
1.0
15.0
4
2.0
15.0
0.5
20.0
(4)课后,小明同学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,使其在水平位置再次平衡,如题丙图所示,则力臂L1∶L2=__________。若同时将两侧的硬币各拿走一个,则杠杆会________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋转。
(5)《墨经》中记载了杠杆的平衡条件,如题戊图所示,该杆秤有两个提纽(分别固定于B、C两点),已知AC=3AB,BD∶CD=10∶9;利用提纽1时,D处刻度值为5kg,则利用提纽2时,D处对应的刻度值为___________kg(秤杆、秤钩和提纽的质量均忽略不计)。
【答案】(1)平衡
(2) 力臂 3
(3)1
(4) 2∶1 顺时针
(5)1.5
【详解】(1)根据杠杆平衡状态的定义,杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,就处于平衡状态。实验前杠杆虽然倾斜,但处于静止状态,所以此时杠杆处于平衡状态。
(2)在探究杠杆平衡条件实验中,把杠杆调到水平位置平衡,此时力臂与杠杆重合,可以直接从杠杆上读出力臂的大小,目的是便于测量力臂;
假设每个钩码重力为G,杠杆一个小格长度为l,根据杠杆平衡条件可得
解得
则应在 B 点挂3个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡。
(3)生活中用钢丝钳剪钢丝,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故实验中第1次实验原理相同。
(4)设每个硬币的重力为,则由图可得
则
若两边同时各取走一枚硬币,则左边为
右边为,由于
所以杠杆的右端下沉, 则杠杆会顺时针旋转。
(5)根据杠杆平衡条件,可得,
解得
11.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)杠杆静止在图甲的位置,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向___________(填“左”或“右”)端调节;
(2)乙图中要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂___________个相同的钩码;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___________端下沉;
(3)如图丙,用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,此时杠杆属于___________(选填“省力”或“费力”)杠杆;丁图中,将弹簧测力计从a位置转到b位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,则测力计的示数会___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)通过多次实验测得数据并分析数据,可以得出杠杆的平衡条件为___________;
A.动力×动力臂=阻力×阻力臂 B.动力+动力臂=阻力+阻力臂
(5)拓展:如图戊,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、两部分,其重力分别为、,由杠杆平衡条件可知__________(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)右
(2) 4 左或A
(3) 费力 变大
(4)A
(5)>
【详解】(1)杠杆左端下沉、右端上翘,平衡螺母向偏高的右端调节,即可使杠杆在水平位置平衡。
(2)设每个钩码重为G,每格长度为L,B点钩码数为n;根据杠杆平衡条件得
解得钩码数
A、B各增加一个钩码后,左(A)端为
右(B)端为,因此杠杆左(A)端下沉。
(3)丙图中支点为O,阻力臂(OA)大于动力臂(OC),因此杠杆属于费力杠杆。
弹簧测力计从a转到b位置后,拉力的力臂变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件,拉力会变大,因此测力计示数变大。
(4)多次实验得出的杠杆平衡条件为
故选A。
(5)根据杠杆平衡条件
由图可知粗端A的重心离支点更近,
因此可得
12.小刚用如图所示装置来“探究杠杆的平衡条件”,实验中所用钩码的质量均为100g。(g取10N/kg)
(1)实验前杠杆平衡时的位置如图甲,此时应将平衡螺母向____________调节,使杠杆在____________位置平衡;
(2)杠杆水平平衡后,如图乙所示,在左侧A点悬挂两个钩码,在右侧B点竖直向下拉弹簧测力计(忽略弹簧测力计自重),使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数____________;
(3)为进一步探究杠杆的平衡条件,如图丙所示,将弹簧测力计从a位置旋转至b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变____________;
(4)物理老师自制了如图丁a所示的“杠杆力臂演示仪”(杠杆自身重力和摩擦力不计,O点为螺母位置)。先使杠杆AB水平平衡,再松开螺母保持OA端不动,重物位置不变,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母(如图丁b),松手后杠杆将要沿____________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动直至静止。若要使杠杆在图丁b位置平衡,则重物应移动到____________(选填“①”“②”或“③”)的位置。
【答案】(1) 右 水平
(2)3
(3)大
(4) 逆时针 ②
【详解】(1)图甲中杠杆左端下沉,说明左端重,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的螺母向右边旋一些,给右端增重,使杠杆在水平位置平衡。
(2)A点挂了两个钩码,重力为
若杠杆上的一格为L,根据杠杆平衡条件可得
则弹簧测力计的示数
(3)如图丙所示,将弹簧测力计从a位置旋转至b位置,在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,阻力和阻力臂不变,动力臂变短,根据杠杆平衡条件,动力变大,则弹簧测力计的示数将逐渐变大。
(4)由图得,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母,G2对应的力臂减小,G1与对应的力臂不变,则G1与对应的力臂的乘积将大于G2与对应的力臂的乘积,则图丁b中杠杆将要沿逆时针方向转动。
若要使杠杆在图丁b位置平衡,则G2对应的力臂应与之前保持相同,即在原位置的竖直方向,则重物应移动到②的位置。
13.小东在课外阅读中发现,《墨经》最早记述了秤的杠杆原理,文中将待称量的物体称为“重”,秤砣称为“权”,称量时,先将“重”挂在挂钩上,移动“权”至合适位置,直至秤杆水平平衡,根据“权”绳所对应的刻度即可读出物体质量。于是小东根据此记述用一根粗细均匀的轻质细木条自制了一把杆秤,如图甲所示,并且他利用如图乙、丙所示的装置进行了杠杆平衡条件的探究。
(1)如图乙所示,实验前将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节;
(2)如图丙所示,小东将左侧钩码对杠杆的拉力视为阻力,右侧弹簧测力计对杠杆的拉力视为动力,实验时,保持阻力以及动力臂不变,通过改变钩码悬挂位置来改变阻力臂大小,当杠杆在水平位置平衡时读出右侧所测动力示数,将数据记录在表格中。分析数据,可以得出结论:_________(用表中物理量符号表示);实验中进行多次实验的目的______。
实验次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
2
10
3
3
10
2
15
(3)如图甲,用杆秤称量物体时,若增加物体的质量,应把“权”向左端移动。若“权”发生磨损,则测得的物体的质量__________(选填“偏大”“不变”或“偏小”);
(4)若想增大杆秤的量程,下列方案可行的是__________(填字母)
A.将提纽向右移 B.将提纽向左移 C.将点向右移
【答案】(1)右
(2) F1l1=F2l2 使实验结论具有普遍性
(3)偏大
(4)A
【详解】(1)杠杆左端下沉说明左侧更重,调节杠杆平衡遵循“左偏右调”的原则,因此应将平衡螺母向右调节。
(2)分析表格数据,每次实验都满足杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即;本实验探究普遍规律,多次实验的目的是避免偶然性,得到普遍成立的杠杆平衡规律。
(3)根据杠杆平衡条件,权磨损后变小,物体重力和阻力臂不变,平衡时权的力臂会更大,杆秤按的位置读数,因此测得的物体质量偏大。
(4)根据杠杆平衡条件,杆秤最大量程满足
A.提纽O向右移:增大,减小,最大称量增大,量程增大,故A符合题意;
B.提纽O向左移:减小,增大,最大称量减小,量程减小,故B不符合题意;
C.B点向右移:物体力臂增大,最大称量减小,量程减小,故C不符合题意。
故选A。
14.据古籍记载“飞石重十二斤,为机发,行三百步”。抛石机的工作原理蕴含杠杆知识,为探究杠杆的平衡条件,实验小组利用如图甲所示器材开展实验。
(1)实验前应调节___________使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是方便测量___________
(2)若保持悬挂钩码的位置和数量不变,逐渐移动弹簧测力计,使杠杆始终在水平位置平衡,每隔5cm记录弹簧测力计示数和其力臂,绘制成图乙的图像,可以发现:每个点与两坐标轴围成的矩形面积___________(选填“相等”或“不相等”),得到杠杆的平衡条件为:___________。
(3)如图丙,抛石机的杠杆右边短臂上固定一重物,左边长臂末端放有投射物,当短臂重物完全落下时,投射物飞出。图中抛石机是___________杠杆。并在图丙中画出F1的力臂L1的示意图___________。
(4)A点悬挂待测物体,B点悬挂重为的重物时,杠杆水平平衡,测得OA长度为l1,OB长度为l2。根据杠杆平衡条件,待测物体的重力G=___________(用G₀、l1、l2表示)。若更换A点悬挂物体后,移动重物 至B1,杠杆重新保持水平平衡,则更换后的A点悬挂物体重力G'___________G(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】(1) 平衡螺母 力臂
(2) 相等 /动力×动力臂=阻力×阻力臂
(3) 费力
(4) 小于
【详解】(1)探究杠杆平衡实验前,需要调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;此时力臂与杠杆本身重合,可以直接从杠杆上读取力臂的大小,因此这样做的目的是方便测量力臂。
(2)读图乙可以发现,每个点与两坐标轴围成的矩形面积相等;其面积等于动力F和动力臂的乘积,由此得出杠杆平衡条件:(动力×动力臂=阻力×阻力臂)。
(3)由图丙可知,该杠杆支点为O,动力的动力臂小于投射物的阻力臂,因此是费力杠杆(费力杠杆可以省距离,让投射物获得更大的射程,符合抛石机的工作特点)。
支点O到动力的垂直距离为动力臂,据此作图。
(4)根据杠杆平衡条件,,代入、,变形得待测物体重力。
更换物体后,移到点,由图丁可知,根据杠杆平衡条件,得
因此小于G。
15.用如图所示装置测量滑轮组的机械效率,定滑轮的重力为0.5 N,动滑轮的重力为0.8 N,部分实验数据如下表:
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动距离s/cm
机械效率η
1
2.0
5
1.0
15
66.7%
2
4.0
5
1.8
15
74.1%
3
4.0
10
1.8
30
74.1%
4
6.0
5
2.5
15
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做______直线运动。第1次实验时,钩码上升的时间为3 s,此过程中,绳子自由端上升的速度为______cm/s;
(2)第4次实验时滑轮组做的有用功是______J,机械效率是______%;
(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越______(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析2、3次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______(选填“有关”或“无关”);
(4)用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是______。
A.换用更轻的动滑轮
B.加快提升物体的速度
【答案】(1) 匀速 5
(2) 0.3 80
(3) 大 无关
(4)A
【详解】(1)实验中为使弹簧测力计读数平稳,需要使钩码做匀速直线运动。
第 1次实验中,绳子3s移动的距离为15cm,则绳子移动的速度
(2)第4次实验时所做的有用功
第4次实验做的总功
第4次实验滑轮组的机械效率
(3)1、2、4次实验中,使用同一滑轮组提升重物至相同的高度,改变物体重力,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高。
2、3次实验中,用同一滑轮组提升同一物体至不同高度,滑轮组的机械效率不变,说明滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4)用滑轮组提升重物时,换用更轻的动滑轮可以减少额外功,从而提高机械效率,故选A。
16.提高机械效率是充分发挥机械设备效能的关键途径,对实现节能减排、提升经济效益具有重要的现实意义。在“测量滑轮组机械效率”的实验探究中,实验小组使用同一滑轮组,分别按照甲、乙、丙三种装置进行实验。实验中所用钩码规格相同,每个钩码重2 N,测得的实验数据如下表所示。
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.8
0.3
83.3%
2
4
0.1
1.5
0.3
①
3
6
0.1
②
0.3
90.9%
4
6
0.2
②
0.6
90.9%
(1)实验需要的测量工具有弹簧测力计和________,实验时应沿竖直方向________缓慢向上拉动弹簧测力计。
(2)表格中编号①处的数据为________(计算结果保留到0.1%),编号②处的数据为________(如丙图所示)。
(3)分析第1、2、3次实验数据,发现采用________的方法可以提高滑轮组的机械效率;若使用该滑轮组将重8 N的物体匀速提升0.1 m,推测此时滑轮组的机械效率可能是________。
A.71.6% B.82.4% C.92.1% D.100%
(4)分析第3、4次实验数据,发现滑轮组的机械效率与________无关。
(5)另一实验小组改变动滑轮的重力,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁的图像,分析可知:被提升的物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越________(选填“高”或“低”)。
(6)根据所学知识可知,滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关,分析图丁中的A点可知,被提升物体的重力一定________。
A.小于40 N B.等于40 N C.大于40 N
【答案】(1) 刻度尺 匀速
(2) 88.9% 2.2
(3) 增加所提物体的重力 C
(4)物体提升的高度/绳子自由端移动的距离
(5)低
(6)C
【详解】(1)实验需要测钩码上升高度、绳端移动距离和力,因此除弹簧测力计外还需要刻度尺;实验时需要让滑轮组受力平衡,拉力大小稳定,因此应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验的有用功
总功
机械效率
丙中,弹簧测力计分度值为,指针示数为。
(3)1、2、3次实验中,同一滑轮组,物重越大,机械效率越高,因此增大物重可以提高滑轮组机械效率;
物重越大机械效率越高,6N物体提升时效率为90.9%,因此8N物体提升时效率大于90.9%,且机械效率不可能达到100%,故选C。
(4)3、4次实验中,滑轮组、物重相同,只有提升高度不同,机械效率相同,因此滑轮组机械效率与物体提升高度无关。
(5)由丁图可知:被提升物体重力相同时,动滑轮重力越大,额外功占总功的比例越大,机械效率越低。
(6)若不计绳重和摩擦,根据,代入,解得
实际实验中存在绳重和摩擦,额外功更多,要得到80%的机械效率,被提升物体的重力一定大于40N,故选C。
17.如图,实验小组通过探究杠杆的平衡条件,来解释桔槔的使用原理。
(1)实验前,若杠杆静止时的位置如图1甲所示,则需要将杠杆左端的螺母向________调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)调节杠杆水平平衡,进行多次实验,数据记录如下表:
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
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)。多次实验的目的是________(选填“A”或“B”)。
A.寻找普遍规律 B.减小实验误差
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)桔槔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,根据杠杆的平衡条件,可以________(选填“增大”或“减小”)石块的质量或向________(选填“左”或“右”)移动杠杆的支点。
(4)图2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,O处为支点,杠杆的质量为m0,重心在C处,B处所挂石块的质量为m2,AO=l1,OC=l0,OB=l2。请写出l2的表达式,l2=________(用字母m0、m1、m2、l0、l1表示)。
【答案】(1)左
(2) F1l1=F2l2 A 右端下沉
(3) 增大 左
(4)
【详解】(1)实验前杠杆左高右低,调节平衡螺母遵循“哪端高向哪端调”,因此向左调节,使杠杆在水平位置平衡,方便后续测量力臂。
(2)分析表格数据,四次实验都满足:动力×动力臂=阻力×阻力臂,因此杠杆平衡条件为。
本实验是探究物理规律,多次实验的目的是避免偶然性,寻找普遍规律,因此选A。
设每个钩码重力为,由图乙得:左侧力臂,力和力臂乘积为;
右侧加挂一个钩码后,力臂,乘积为,右侧乘积更大,因此杠杆右端下沉。
(3)水桶盛满水后,阻力与阻力臂的乘积变大,为减小人向上提水的拉力,根据杠杆的平衡条件,可以增大石块的重力。
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。
(4)根据杠杆平衡条件可知,
整理得:
18.某实验小组“探究杠杆平衡条件”的实验如图所示,实验器材有杠杆、刻度尺、若干钩码(每个重0.5N)、弹簧测力计等。
(1)实验前,杠杆静止在图甲位置,此时杠杆处于_______(选填“平衡”或“非平衡”)状态;接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,目的是______;
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设左侧钩码对杠杆施加的力为动力,右侧钩码对杠杆施的力为阻力,测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂,多次实验并把数据填入表格:
实验次序
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
20.0
1.0
10.0
2
1.5
10.0
1.5
10.0
3
1.0
30.0
2.0
15.0
4
2.0
15.0
1.5
20.0
分析表格,表格设计中的不足之处是:____________;分析数据可初步得出杠杆的平衡条件:____________;
(3)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,将点和点下方的钩码同时向支点靠近一格,则杠杆会_______(选填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”);
(4)某同学采用了图丙所示的装置进行探究,发现当杠杆水平平衡时,测力计示数为,该拉力_______(选填“小于”、“等于”或“大于”)理论值,你认为原因是______。
【答案】(1) 平衡 左 便于测量力臂
(2) 表中物理量没有单位 (或动力动力臂=阻力阻力臂)
(3)右端下沉
(4) 大于 杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响
【详解】(1)杠杆静止在甲图位置,属于平衡状态;甲图杠杆左高右低(右端下沉),根据“平衡螺母向翘起的一端调节”,应向左调;使杠杆在水平位置平衡,此时力臂都在杠杆上,方便直接测量力臂。
(2)实验表格中所有物理量都没有标注单位,这是设计的不足之处;分析表格数据,每组实验都满足动力×动力臂=阻力×阻力臂,即。
(3)设每个钩码重为G,每格长度为L,A点钩码向支点靠近一格后,左侧力与力臂的乘积为;B点钩码移动后,右侧乘积为,右侧乘积更大,因此杠杆右端下沉。
(4)图丙中支点在杠杆一端,杠杆自身重力会产生转动效果,弹簧测力计的拉力需要同时平衡钩码的拉力和杠杆自重,因此实际拉力大于理论值。
19.小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中,使用的器材有:每格长度相等的轻质杠杆、铁架台、力传感器、细线以及若干质量均为50 g的钩码等。
(1)杠杆安装后静止在如图甲所示的位置,此时杠杆______(选填“是”或“不是”)处于平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动;
(2)如图乙所示,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个钩码;当杠杆水平平衡后,若将两侧钩码都向支点移动一格,则杠杆的______(选填“左”或“右”)端将下沉;
(3)如图丙所示,若在右侧连接力传感器并使杠杆保持水平,依次将传感器竖直连接在位置1至3。按从1到3的顺序,力传感器的示数会逐渐______(选填“变小”“不变”或“变大”);
(4)小明想利用杠杆测量某物体的质量,设计了如图丁所示的装置,杠杆仍保持水平,若传感器始终竖直连接,此时力传感器的示数是3 N,则物体的质量是______g。(g取10 N/kg)
【答案】(1) 是 右
(2) 2 右
(3)变小
(4)300
【详解】(1)杠杆静止就属于平衡状态,因此图甲杠杆是平衡状态;
图甲杠杆左端低右端高,为使杠杆水平平衡,平衡螺母向偏高的右侧移动。
(2)设每格长度为L,单个钩码重力为G,根据杠杆平衡条件
则
解得,因此 B 点挂 2 个钩码;
两侧钩码都向支点移动一格后,左侧力与力臂乘积,右侧,右侧乘积更大,杠杆右端下沉。
(3)传感器竖直向上拉杠杆,阻力与阻力臂不变,从位置 1 到 3 动力臂逐渐变大,由杠杆平衡可知,动力会变小,因此传感器示数逐渐变小。
(4)设每格长度为L,物体重力G物,左侧力臂5L,右侧力臂5L,拉力,由杠杆平衡条件
解得,即物体的质量
20.某小组利用甲图装置和若干个质量为50g的钩码及弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
(1)挂钩码前,杠杆静止在图甲所示位置,为便于测量力臂,应将平衡螺母向__________调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)实验中,多次在杠杆两端加挂钩码,并调节钩码位置,使杠杆保持水平平衡,记录数据在表格中,分析数据可初步得出杠杆的平衡条件是__________(用字母表示)。
次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1.5
12.0
2.0
9.0
2
3.0
6.0
3.0
6.0
3
2.5
8.0
2.0
10.0
(3)如图乙,在杠杆左侧10cm刻度线处悬挂3个钩码,在杠杆右侧悬挂2个相同钩码,将右侧钩码移至__________cm刻度线处,杠杆可在水平位置重新平衡。若再将两侧钩码同时向支点O各移动5cm,杠杆将__________(填“左端下沉”,“右端下沉”或“仍然平衡”)。保持杠杆左侧10cm刻度线处悬挂的3个钩码数量、位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆仍在水平位置静止。不计弹簧测力计自重,下列拉力大小与作用位置组合可能成立的有__________(填序号)。
①1N,右侧10cm刻度线处
②3N,右侧5cm刻度线处
③2N,左侧15cm刻度线处
(4)图丙是跨学科实践活动中制作的简易杆秤,提纽固定在B处,秤盘在A处,选用200g的重物作为秤砣,秤盘内不放被测物体时,将秤砣移至O点,秤杆恰好水平平衡。已知,,,,则秤杆C处应标注的质量刻度为__________g。
【答案】(1)左
(2)
(3) 15 右端下沉 ②③
(4)1200
【详解】(1)图甲中杠杆右端下沉,重心偏右,根据杠杆调平规则右偏左调,应将平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡,方便测量力臂。
(2)分析表格数据:三次实验均满足“动力×动力臂 = 阻力×阻力臂”,因此杠杆平衡条件为 。
(3)每个钩码重力为,根据杠杆平衡条件
代入
解得;
两侧钩码各向支点移动后,根据杠杆平衡条件
左侧动力与动力臂乘积为
右侧阻力与阻力臂乘积为
右侧更大,因此杠杆右端下沉;
左侧动力与动力臂乘积为
根据杠杆平衡条件 逐项分析得:
选项①:作用在右侧处,最大力臂为,阻力与阻力臂乘积为,无法平衡,不成立;
选项②:竖直拉右侧处,阻力与阻力臂乘积为,恰好平衡,成立;
选项③:向上拉左侧处,阻力与阻力臂乘积最大值为
可以通过斜拉减小力臂,当力臂为7.5cm 时, 二者乘积等于,可以平衡,成立, 故选②③。
(4)不放物体时杆秤已经自重平衡,放物体后自重的力矩相互抵消,以提纽B处为支点,根据杠杆平衡
其中
,,代入得
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$
【暑期专项】专题03 简单机械和功 实验题(20题)
1.小明用如图所示装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。(每个钩码0.5 N,杠杆上每个小格长度为5 cm)。
(1)安装好装置后,杠杆位置如图甲所示,应将右侧的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节。
(2)如图乙所示,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,使杠杆水平平衡,若将杠杆两侧钩码均远离支点1格,则杠杆________端下沉。移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。改变动力和动力臂大小,相应调节阻力和阻力臂;再做几次实验,实验数据记录如下表所示。根据实验数据可以初步得出杠杆的平衡条件为:________(用表格中的物理量符号表示);进行多次实验的目的是________。
次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1
15.0
1.5
10.0
2
2
10.0
1
20.0
3
1.5
20.0
2
15.0
(3)如图丙所示,在A点挂3个钩码,若用弹簧测力计替代右侧的钩码使杠杆在水平位置平衡,则作用在________(选填“B”“C”或“D”)点时,弹簧测力计的示数最小,该力的方向为________。
2.在探究“杠杆平衡条件”的实验中,实验器材有:杠杆(每小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为的钩码。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,要使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向__________端调节;
(2)如图乙在杠杆两侧挂如图所示的钩码,杠杆平衡,若保持如图乙所示的两个悬挂点位置不变,将两侧钩码各取下一个,则杠杆_________端会下沉;
(3)小明撤去挂在点的钩码,改用弹簧测力计在点竖直向上拉,如图丙所示,当杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数为_________;若保持弹簧测力计拉力方向不变,将杠杆缓慢拉动一段距离,测力计示数大小将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)杆秤是我国古老的衡量工具,如今仍然被人们使用。小明根据探究结果用一根粗细均匀的硬杆制成了如图丁所示的杆秤,提纽固定在点,托盘挂在点,不放重物,提起提纽,杆秤刚好在水平位置平衡,将点记为零刻度线,请根据杠杆的平衡条件判断:杆秤点右边的刻度是_________(选填“均匀”或“非均匀”)的;若换用质量更小的秤砣,可使该杆秤分度值_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
3.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,同学们测得如图甲、乙所示的两个滑轮组的机械效率不同,实验数据见下表。
实验次序
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74.1%
83.3%
(1)分析表中数据可知,实验3是用图______所示的滑轮组做的实验。表中空白处的数据应为______。
(2)比较实验1和实验2的数据可得出结论:使用不同的滑轮组提起所受重力相同的物体时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越______(选填“高”或“低”)。
(3)比较实验1和实验3可得出结论:使用同一滑轮组时,__________________,可以提高滑轮组的机械效率。
(4)在该实验中,如果没有刻度尺,对于图乙所示的滑轮组,只要测出钩码重G,然后拉动弹簧测力计,使钩码______(选填“匀速”或“变速”)上升,从弹簧测力计上读出拉力值F,就可算出η=______。(用G、F表示)
4.在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中,不同小组利用滑轮组开展实验,测得的相关数据如下表所示。
表一
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功W有/J
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1
1.1
0.5
0.55
表二
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/cm
1
3
2
1.2
6
2
3
5
1.2
15
3
3
8
1.2
26
4
3
10
1.3
30
(1)拉绳子端拉力F时,应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计;
(2)比较表一第1次实验和第2次实验,可得结论:使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越______;
(3)表二中前三次实验中,第______次实验数据明显出现错误,应当剔除;
(4)根据以上信息,请判断:该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与______是否有关;
(5)小红在以上实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图B所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了______;
②当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率______(填“相同”或“不相同”);
(6)另一小组用甲乙丙三个滑轮组做实验,丙实验中动滑轮个数比乙实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功______(选填“增大”、“减小”或“不变”),因而,滑轮组的机械效率与______有关;
5.实验小组为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、秤盘等。
(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______(左/右)调节。直到杠杆在______位置平衡,目的是便于测量______,支点在杠杆的中点是为了消除杠杆______对平衡的影响。
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在左侧挂3个钩码,右侧挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡,完成此操作后,下一步小明不能做的是( )(填序号);
A.右侧钩码不动,改变左侧钩码数量并适当移动,使杠杆再次在水平位置平衡
B.读取此时杠杆上力和力臂的数据,找到其中的规律,得出杠杆的平衡条件
C.同时改变左右两侧钩码数量及位置,使杠杆再次在水平位置平衡
(3)同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确,他们制作了一个密度均匀的圆盘,圆盘可以绕着圆心O转动。如图丙所示,在C点和D点分别悬挂钩码,使圆盘平衡。接下来她应将挂在D点的钩码先后挂在圆盘上的______两个点上,发现杠杆仍能平衡,通过此操作说明影响杠杆平衡的不是支点到力的作用点的距离,而是支点到______的距离;
(4)实验小组探究得出杠杆的平衡条件后,利用身边的材料模仿中药房的戥(dēng)秤制作了杆秤,如图丁所示,若要增加称量的范围,应选用提纽______。
6.小硕利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”,实验过程如图所示。
(1)当杠杆如图甲所示时,小硕应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动。
(2)同学们经过一系列探究,将收集到的实验数据记录到下面表格中。
阻力F2/N
1.5
1
0.5
0.5
2
0.5
阻力臂l2/m
0.1
0.1
0.1
0.24
0.08
0.5
动力F1/N
1
1
0.1
4
4
2.5
动力臂l1/m
0.15
0.1
0.5
0.03
0.04
0.1
通过分析实验数据归纳出杠杆平衡的条件是____________。
(3)实验结束后,小硕进行跨学科实践制作了如图丙所示的杆秤,其标定的杆秤刻度应是______(选填“均匀”或“非均匀”)的,他测试发现杆秤能测的物体的最大质量太小,为使杆秤量程变大,则b点的提纽应该向______(选填“a”或“c”)端移动。
7.某实验小组在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,刻度均匀的杠杆在如图甲所示位置静止,为使杠杆在水平位置平衡,应该将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)适当调节。
(2)调好后,根据图乙进行实验,在A点处悬挂3个钩码,当在B点悬挂3个钩码后,发现杠杆也向左端倾斜,使杠杆恢复平衡的方法是________。
(3)在图丙所示的实验中,B点悬挂钩码不动,需要将A点挂上的已调好的弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡以方便________。
(4)同学们将多次测量得到的数据记录在下表中,根据数据可以得出杠杆的平衡条件为:________(用、、、表示)。
次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
2.0
30
3.0
20
2
1.0
40
2.0
20
3
2.5
20
2.0
25
(5)受实验过程启发,小明用弹簧测力计测量一只西瓜的重,设计的装置如图丁所示。轻质杠杆(忽略自重)AB水平放置,在杠杆上悬挂西瓜,杠杆AB长1m,O为杠杆的支点,AO长0.2m。在B点用弹簧测力计竖直提起杠杆,开始时发现拉力超过弹簧测力计的测量范围,于是将西瓜向左移动,目的是________,直至西瓜悬挂点距O点0.4m,则这个西瓜重________N。
8.小明用如图所示装置来“探究杠杆的平衡条件”。
(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向____________移动(选填“左”或“右”)。
(2)为进一步探究杠杆的平衡条件,如图乙所示,将弹簧测力计从a位置旋转至b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”)。
(3)物理老师自制了如图丙a所示的“杠杆力臂演示仪”(杠杆自身重力和摩擦力不计,O点为螺母位置)。先使杠杆AB水平平衡,再松开螺母保持OA端不动,重物G1、G2位置不变,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母,放开手后图丙b中杠杆将要沿____________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。要使杠杆在图丙b位置平衡,则重物G2应移动到____________(选填“①”“②”或“③”)的位置。
9.小华和小鑫一起做“探究杠杆的平衡条件”的实验,实验所用钩码相同,每个重力为1N,杠杆上相邻刻度线之间的距离相同。
(1)为了便于测量________(选填“力”或“力臂”),实验前应调节________使杠杆在水平位置平衡。
(2)小华在杠杆左右两端加挂钩码并移动钩码,使杠杆水平平衡,如图甲所示,随后他改变钩码个数及其位置又重复完成了两次实验,记录数据如下表所示,根据实验数据,得出杠杆的平衡条件是:________(填含有、、、、的式子)。若此时在图甲中支点两侧钩码下方再各悬挂一个钩码,杠杆的________(选填“左端”或“右端”)将下沉。
实验次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
3
10
2
15
2
1
20
4
5
3
1
15
3
5
(3)随后小鑫改用弹簧测力计对实验做进一步的探究。如图乙所示,在A点挂两个钩码,在B点竖直向下拉弹簧测力计,杠杆在水平位置静止后,记下弹簧测力计的示数;当弹簧测力计改为斜拉,再次使杠杆在水平位置静止,则弹簧测力计的示数将________(选填“变大”或“变小”)。
10.某小组用如图所示的装置来探究杠杆的平衡条件。(注∶实验中所用钩码的规格相同)
(1)实验前,小明同学将组装好的杠杆放在水平桌面上,发现杠杆静止时情况如题甲图所示,此时杠杆处于___________(填“平衡”或“非平衡”)状态。
(2)小华同学指出:实验前和实验时都应该把杠杆调到水平位置平衡,这样做的目的除了能消除杠杆自重对实验的影响,还便于测量___________。某次实验如题乙图所示,为了让杠杆重新在水平位置平衡,应该在B点挂上___________个钩码。
(3)小李同学在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F2,测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,得到实验数据如题丁图所示。小李同学说:生活中用钢丝钳剪钢丝,与实验___________ (选填实验序号)中的杠杆分类相同。
丁图
实验序号
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
20.0
1.0
10.0
2
1.0
20.0
1.0
20.0
3
1.5
10.0
1.0
15.0
4
2.0
15.0
0.5
20.0
(4)课后,小明同学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,使其在水平位置再次平衡,如题丙图所示,则力臂L1∶L2=__________。若同时将两侧的硬币各拿走一个,则杠杆会________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋转。
(5)《墨经》中记载了杠杆的平衡条件,如题戊图所示,该杆秤有两个提纽(分别固定于B、C两点),已知AC=3AB,BD∶CD=10∶9;利用提纽1时,D处刻度值为5kg,则利用提纽2时,D处对应的刻度值为___________kg(秤杆、秤钩和提纽的质量均忽略不计)。
11.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)杠杆静止在图甲的位置,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向___________(填“左”或“右”)端调节;
(2)乙图中要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂___________个相同的钩码;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___________端下沉;
(3)如图丙,用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,此时杠杆属于___________(选填“省力”或“费力”)杠杆;丁图中,将弹簧测力计从a位置转到b位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,则测力计的示数会___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)通过多次实验测得数据并分析数据,可以得出杠杆的平衡条件为___________;
A.动力×动力臂=阻力×阻力臂 B.动力+动力臂=阻力+阻力臂
(5)拓展:如图戊,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、两部分,其重力分别为、,由杠杆平衡条件可知__________(选填“>”“<”或“=”)。
12.小刚用如图所示装置来“探究杠杆的平衡条件”,实验中所用钩码的质量均为100g。(g取10N/kg)
(1)实验前杠杆平衡时的位置如图甲,此时应将平衡螺母向____________调节,使杠杆在____________位置平衡;
(2)杠杆水平平衡后,如图乙所示,在左侧A点悬挂两个钩码,在右侧B点竖直向下拉弹簧测力计(忽略弹簧测力计自重),使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数____________;
(3)为进一步探究杠杆的平衡条件,如图丙所示,将弹簧测力计从a位置旋转至b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变____________;
(4)物理老师自制了如图丁a所示的“杠杆力臂演示仪”(杠杆自身重力和摩擦力不计,O点为螺母位置)。先使杠杆AB水平平衡,再松开螺母保持OA端不动,重物位置不变,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母(如图丁b),松手后杠杆将要沿____________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动直至静止。若要使杠杆在图丁b位置平衡,则重物应移动到____________(选填“①”“②”或“③”)的位置。
13.小东在课外阅读中发现,《墨经》最早记述了秤的杠杆原理,文中将待称量的物体称为“重”,秤砣称为“权”,称量时,先将“重”挂在挂钩上,移动“权”至合适位置,直至秤杆水平平衡,根据“权”绳所对应的刻度即可读出物体质量。于是小东根据此记述用一根粗细均匀的轻质细木条自制了一把杆秤,如图甲所示,并且他利用如图乙、丙所示的装置进行了杠杆平衡条件的探究。
(1)如图乙所示,实验前将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节;
(2)如图丙所示,小东将左侧钩码对杠杆的拉力视为阻力,右侧弹簧测力计对杠杆的拉力视为动力,实验时,保持阻力以及动力臂不变,通过改变钩码悬挂位置来改变阻力臂大小,当杠杆在水平位置平衡时读出右侧所测动力示数,将数据记录在表格中。分析数据,可以得出结论:_________(用表中物理量符号表示);实验中进行多次实验的目的______。
实验次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
2
10
3
3
10
2
15
(3)如图甲,用杆秤称量物体时,若增加物体的质量,应把“权”向左端移动。若“权”发生磨损,则测得的物体的质量__________(选填“偏大”“不变”或“偏小”);
(4)若想增大杆秤的量程,下列方案可行的是__________(填字母)
A.将提纽向右移 B.将提纽向左移 C.将点向右移
14.据古籍记载“飞石重十二斤,为机发,行三百步”。抛石机的工作原理蕴含杠杆知识,为探究杠杆的平衡条件,实验小组利用如图甲所示器材开展实验。
(1)实验前应调节___________使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是方便测量___________
(2)若保持悬挂钩码的位置和数量不变,逐渐移动弹簧测力计,使杠杆始终在水平位置平衡,每隔5cm记录弹簧测力计示数和其力臂,绘制成图乙的图像,可以发现:每个点与两坐标轴围成的矩形面积___________(选填“相等”或“不相等”),得到杠杆的平衡条件为:___________。
(3)如图丙,抛石机的杠杆右边短臂上固定一重物,左边长臂末端放有投射物,当短臂重物完全落下时,投射物飞出。图中抛石机是___________杠杆。并在图丙中画出F1的力臂L1的示意图___________。
(4)A点悬挂待测物体,B点悬挂重为的重物时,杠杆水平平衡,测得OA长度为l1,OB长度为l2。根据杠杆平衡条件,待测物体的重力G=___________(用G₀、l1、l2表示)。若更换A点悬挂物体后,移动重物 至B1,杠杆重新保持水平平衡,则更换后的A点悬挂物体重力G'___________G(选填“大于”“等于”或“小于”)
15.用如图所示装置测量滑轮组的机械效率,定滑轮的重力为0.5 N,动滑轮的重力为0.8 N,部分实验数据如下表:
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动距离s/cm
机械效率η
1
2.0
5
1.0
15
66.7%
2
4.0
5
1.8
15
74.1%
3
4.0
10
1.8
30
74.1%
4
6.0
5
2.5
15
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做______直线运动。第1次实验时,钩码上升的时间为3 s,此过程中,绳子自由端上升的速度为______cm/s;
(2)第4次实验时滑轮组做的有用功是______J,机械效率是______%;
(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越______(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析2、3次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______(选填“有关”或“无关”);
(4)用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是______。
A.换用更轻的动滑轮
B.加快提升物体的速度
16.提高机械效率是充分发挥机械设备效能的关键途径,对实现节能减排、提升经济效益具有重要的现实意义。在“测量滑轮组机械效率”的实验探究中,实验小组使用同一滑轮组,分别按照甲、乙、丙三种装置进行实验。实验中所用钩码规格相同,每个钩码重2 N,测得的实验数据如下表所示。
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.8
0.3
83.3%
2
4
0.1
1.5
0.3
①
3
6
0.1
②
0.3
90.9%
4
6
0.2
②
0.6
90.9%
(1)实验需要的测量工具有弹簧测力计和________,实验时应沿竖直方向________缓慢向上拉动弹簧测力计。
(2)表格中编号①处的数据为________(计算结果保留到0.1%),编号②处的数据为________(如丙图所示)。
(3)分析第1、2、3次实验数据,发现采用________的方法可以提高滑轮组的机械效率;若使用该滑轮组将重8 N的物体匀速提升0.1 m,推测此时滑轮组的机械效率可能是________。
A.71.6% B.82.4% C.92.1% D.100%
(4)分析第3、4次实验数据,发现滑轮组的机械效率与________无关。
(5)另一实验小组改变动滑轮的重力,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁的图像,分析可知:被提升的物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越________(选填“高”或“低”)。
(6)根据所学知识可知,滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关,分析图丁中的A点可知,被提升物体的重力一定________。
A.小于40 N B.等于40 N C.大于40 N
17.如图,实验小组通过探究杠杆的平衡条件,来解释桔槔的使用原理。
(1)实验前,若杠杆静止时的位置如图1甲所示,则需要将杠杆左端的螺母向________调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)调节杠杆水平平衡,进行多次实验,数据记录如下表:
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
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)。多次实验的目的是________(选填“A”或“B”)。
A.寻找普遍规律 B.减小实验误差
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)桔槔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,根据杠杆的平衡条件,可以________(选填“增大”或“减小”)石块的质量或向________(选填“左”或“右”)移动杠杆的支点。
(4)图2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,O处为支点,杠杆的质量为m0,重心在C处,B处所挂石块的质量为m2,AO=l1,OC=l0,OB=l2。请写出l2的表达式,l2=________(用字母m0、m1、m2、l0、l1表示)。
18.某实验小组“探究杠杆平衡条件”的实验如图所示,实验器材有杠杆、刻度尺、若干钩码(每个重0.5N)、弹簧测力计等。
(1)实验前,杠杆静止在图甲位置,此时杠杆处于_______(选填“平衡”或“非平衡”)状态;接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,目的是______;
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设左侧钩码对杠杆施加的力为动力,右侧钩码对杠杆施的力为阻力,测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂,多次实验并把数据填入表格:
实验次序
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
20.0
1.0
10.0
2
1.5
10.0
1.5
10.0
3
1.0
30.0
2.0
15.0
4
2.0
15.0
1.5
20.0
分析表格,表格设计中的不足之处是:____________;分析数据可初步得出杠杆的平衡条件:____________;
(3)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,将点和点下方的钩码同时向支点靠近一格,则杠杆会_______(选填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”);
(4)某同学采用了图丙所示的装置进行探究,发现当杠杆水平平衡时,测力计示数为,该拉力_______(选填“小于”、“等于”或“大于”)理论值,你认为原因是______。
19.小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中,使用的器材有:每格长度相等的轻质杠杆、铁架台、力传感器、细线以及若干质量均为50 g的钩码等。
(1)杠杆安装后静止在如图甲所示的位置,此时杠杆______(选填“是”或“不是”)处于平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动;
(2)如图乙所示,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个钩码;当杠杆水平平衡后,若将两侧钩码都向支点移动一格,则杠杆的______(选填“左”或“右”)端将下沉;
(3)如图丙所示,若在右侧连接力传感器并使杠杆保持水平,依次将传感器竖直连接在位置1至3。按从1到3的顺序,力传感器的示数会逐渐______(选填“变小”“不变”或“变大”);
(4)小明想利用杠杆测量某物体的质量,设计了如图丁所示的装置,杠杆仍保持水平,若传感器始终竖直连接,此时力传感器的示数是3 N,则物体的质量是______g。(g取10 N/kg)
20.某小组利用甲图装置和若干个质量为50g的钩码及弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
(1)挂钩码前,杠杆静止在图甲所示位置,为便于测量力臂,应将平衡螺母向__________调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)实验中,多次在杠杆两端加挂钩码,并调节钩码位置,使杠杆保持水平平衡,记录数据在表格中,分析数据可初步得出杠杆的平衡条件是__________(用字母表示)。
次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1.5
12.0
2.0
9.0
2
3.0
6.0
3.0
6.0
3
2.5
8.0
2.0
10.0
(3)如图乙,在杠杆左侧10cm刻度线处悬挂3个钩码,在杠杆右侧悬挂2个相同钩码,将右侧钩码移至__________cm刻度线处,杠杆可在水平位置重新平衡。若再将两侧钩码同时向支点O各移动5cm,杠杆将__________(填“左端下沉”,“右端下沉”或“仍然平衡”)。保持杠杆左侧10cm刻度线处悬挂的3个钩码数量、位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆仍在水平位置静止。不计弹簧测力计自重,下列拉力大小与作用位置组合可能成立的有__________(填序号)。
①1N,右侧10cm刻度线处
②3N,右侧5cm刻度线处
③2N,左侧15cm刻度线处
(4)图丙是跨学科实践活动中制作的简易杆秤,提纽固定在B处,秤盘在A处,选用200g的重物作为秤砣,秤盘内不放被测物体时,将秤砣移至O点,秤杆恰好水平平衡。已知,,,,则秤杆C处应标注的质量刻度为__________g。
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