1、实验题13 探究杠杆的平衡条件一 实验：探究杠杆平衡的条件【仪器和器材】杠杆，测力计，钩码，线，方座支架。【实验方法】1安装、调整杠杆将杠杆安装在方座支架上，安装时注意使杠杆的支撑轴成水平。调整平衡螺母，直到杠杆平衡。2研究动力和阻力相等的平衡取数目相同的两组钩码，一组作动力，一组作阻力。把它们分别挂在杠杆的两臂上，先把动力臂长度固定，改变阻力臂的长度直到杠杆平衡。这样做3至4次，看每次动力臂和阻力臂的长度是否相等。把最后一次数据记入表中。3研究动力和阻力不相等的平衡在杠杆两臂分别挂上2个和4个钩码。改变阻力臂的长度，直到杠杆平衡。改变动力臂的长度重复实验。看每次的动力与动力臂的乘积和阻力与阻
2、力臂的乘积是否相等。把最后一次读数记入表中。4用测力计作阻力进行实验在杠杆的一臂挂上3个钩码作动力，在同一臂上用测力计向上拉杠杆作为阻力，一直到杠杆平衡。然后记下测力计的读数以及动力臂、阻力臂的数值。这样做几次，看阻力与阻力臂的乘积和动力与动力臂的乘积是否相等。5分析数据【结论】：分析以上数据可以看出杠杆的平衡条件是： 动力动力臂阻力阻力臂。二 真题精练1.(2020年四川省达州市中考真题)同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码(每只重0.5N)替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。(1
3、)将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向_(选填“右”或“左”)调节，使杠杆在水平位置平衡；(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；(3)将物体G部分浸入水中(如图2乙所示)，两只钩码移到C点时，杠杆水平位置平衡；(4)将物体G浸没于水中(如图2丙所示)，两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；(5)将物体G浸没于盐水中(如图2丁所示)，两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。分析与论证：分析比较(2)、(3)、(4)可得：物体G所受浮力大小与_有关；分析比较(2)、(4)、(5)可得：物体G所受浮力大小与有_关；由题中信息计算物体G
4、的体积V=_m3，盐水的密度_kg/m3。(，g=10N/kg)【答案】 (1). 右 (2). 物体排开液体的体积 (3). 液体的密度 (4). 1.010-4 (5). 1.125103【解析】【详解】1杠杆如图1位置平衡后，要使杠杆在水平位置重新平衡，应将平衡螺母向右调节。2步骤(2)、(3)、(4)是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G所受的浮力大小与排开液体的体积有关。3步骤(4)(5)是让物体G分别浸没在水中和盐水中，所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。4由步骤(4)及杠杆的平衡条件得(G物-F浮)4L=1N4L，
5、(2N-F浮)4L=1N4L所以F浮=1N由阿基米德原理有，物体的体积5由步骤(5)及杠杆的平衡条件得(2N-F浮)4L=1N3.5L所以F浮=1.125N由阿基米德原理有，盐水的密度2.(2020年山东省德州市中考真题)探究杠杆的平衡条件。(1)实验前杠杆静止在如图所示的位置，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_调节。(2)实验时用如图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡(杠杆上每格等距)，但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式( )A一个人无法独立操作B需要使用太多的钩码C无法测量力臂D力和力臂数目过多在图中，不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，保持右侧第
6、_格的钩码不动，将右侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆也可平衡。继续实验：实验数据：次数左侧右侧动力动力臂阻力阻力臂11.0102.0521.550.51532.0151.520(3)结论杠杆的平衡条件是：_(4)交流评估实验进行三次的目的是_(只有一个选项正确，填写对应字母)a.取平均值减小误差b.归纳出物理规律c.使每组数据更准确某同学在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动，则杠杆_。(选填“保持平衡”“左侧下沉”或“右侧下沉”)【答案】 (1). 左 (2). D (3).3 (4).(动力动力臂=阻力阻力臂) (5). b (6). 右侧下沉【解析】【详解】(1)1由图
7、可知，杠杆左端高，右端低，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左移动。(2)2实验中，如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡时，杠杆的右侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的。这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，故选D。3不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，将右侧另外两个钩码改挂到第三个钩码的下方，即右侧的力是三个钩码，根据杠杆平衡的条件得到3个3格=3个n格n=3即保持右侧第3格的钩码不动。(3)4由表中数据可知，杠杆的平衡条件是(动力动力臂=阻力阻力臂)。(4)5实验进行三次，可以归纳出物理规律，一次实验获得的数据有偶然性，故选B。6在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支
8、点O移动，杠杆左侧20N(15cm-5cm)=20Ncm杠杆右侧1.5N(20cm-5cm)=22.5Ncm左侧力和力臂的乘积小于右侧力和力臂的乘积，杠杆右侧下沉。3.(2020年辽宁省丹东市中考真题)在“探究杠杆平衡条件”实验时，实验中所用钩码的质量均为50g。(1)实验前，应先调节杠杆在水平位置平衡。若向右调节杠杆两端的_时，可使杠杆在水平位置平衡，则调节前，杠杆_(选填 “左”或“右”)端偏低；(2)如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，在右侧第3格处挂_个钩码(图中右侧钩码未画出)的时候，杠杆在水平位置平衡。此时，若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆_(
9、选填“左”或“右”)端将下降；(3)如图乙，当在杠杆左侧第2格处挂4个钩码，在杠杆的右侧用竖直向下的拉力F作用时，杠杆在水平位置平衡。若使杠杆继续在水平位置保持平衡，将拉力方向旋转到图中虚线位置时，拉力F的力臂将_， 拉力F的大小将_(两空都选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】 (1). 平衡螺母 (2). 左 (3). 4 (4). 左 (5). 减小 (6). 增大【解析】【详解】(1)12实验前，为了便于测量杠杆的力臂，应使杠杆在水平位置平衡，故应调调节平衡螺母；若向右调节平衡螺母，则说明杠杆的左端偏低。(2)3如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，设杠杆上每一小格代表的长度为
10、L，每钩码的重力为G，由杠杆平衡条件可知解得故应在右侧第3格处挂4个钩码。4若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆左边力与力臂的乘积为杠杆右边力与力臂的乘积为因杠杆左边力与力臂的乘积大于杠杆右边力与力臂的乘积，故杠杆左端下降。(3)56由杠杆平衡条件知将拉力方向旋转到图中虚线位置时，阻力乘阻力臂的值不变，拉力的力臂减小，故拉力将增大。4.(2020年江苏省盐城市中考真题)小明做“探究杠杆平条件”实验：(1)实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_调节；(2)使用弹簧测力计时，首先进行的操作是_；(3)如图乙所示，在杠杆左侧挂2个钩码
11、，每个钩码的质量为50g，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，在A点沿_向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在_位置平衡。并将第一次数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，l1、l2分別为F1、F2对应的力臂；(4)接下来，小明又进行了三次实验，将数据填在表中，最后总结得出律。每次实验总是在前一次基础上改变F2、l1、l2中的一个量。小华分析数据后发现，第_次实验与前一次改变的量相同，需要调整的实验步骤是_。序号FI/Nl1/cmF2/Nl2/cm11.510.01.015.0.23.010.02.015.031.520.02.015.041.030.02.015.0
12、【答案】 (1). 右 (2). 校零 (3). 竖直 (4). 水平 (5). 4 (6). 保持F2和l1不变，改变l2的大小【解析】【详解】(1)1杠杆的右端上翘，要使它在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的右端移动。(2)2使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。(3)34由图可知，在杠杆左侧挂2个钩码，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，由于力臂是支点到力的作用线的距离，所以在A点沿竖直向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在水平位置平衡。(4)56由实验序号2、3可知，F2和l2不变，l1增大10cm，由序号4、3可知，F2和l2不变，l1增大10cm，所以第4次次实验与前一次改变的量相
13、同。由于改变F2、l1、l2中的一个量，所以需要保持F2和l1不变，改变l2的大小。5.(2020年四川省自贡市中考真题)小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究杠杆的平衡条件实验，已知每个钩码重0.5N。(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节，直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是_；(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂_个钧码；(3)如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆水平位置平衡，测力计的拉力为_N；若在C点改变弹簧
14、测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然水平位置平衡，则测力计的读数将_(选填“变大”或“变小”或“不变”)，若此时斜向右上方的测力计与竖直方向间的夹角为60，杠杆在水平位置平衡时，测力计的读数为_N。【答案】 (1). 右 (2). 便于测量力臂 (3). 2 (4).1 (5). 变大 (6). 2【解析】【详解】(1)12杠杆静止时，杠杆左端下沉，说明右端偏高，平衡螺母需向右调节，直到杠杆在水平位置平衡。杠杆只有在水平位置平衡时，力臂才正好在杠杆上，这样测量起来会比较方便。(2)3设杠杆每个格的长度为l，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件FAlA=FBlB4G2l=FB4lFB=2
15、G即需在B点处挂2个钩码。(3)4取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件得到4G2l=FC4lFC=2G=205N=1N5如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。6从支点O到动力作用线做垂线，支点与垂足之间的距离即为力臂，如图所示：由杠杆的平衡条件得到F=2N三 模拟演练1.研究定滑轮的特点：(1)在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_和_。(2)如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是_。(
16、3)旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮_的特点。【答案】 (1). 弹簧测力计对绳子末端的拉力 (2). 物体的重力 (3). F1=F2=F3 (4). 可以改变力的方向【解析】【详解】(1)12在研究使用定滑轮是否省力时，我们需要比较绳子末端受到的拉力和物体的重力大小；用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力。(2)3图乙的装置是一个定滑轮，定滑轮工作的特点既不省力也不费距，所以分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，三个力的大小相等，即F1=F2=F3(3)4虽然既不省力也不费距，但是定滑轮可以改变力的方向，所以旗杆
17、顶部装一个定滑轮能够方便我们升降国旗。2.小红在探究杠杆的平衡条件时，找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N的钩码，实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。请回答下列问题：(1)实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是_；(2)小红在实验中测得一组数据如下表，于是他立即得出了杠杆的平衡条件：“F1L1=F2L2”，你认为是否合理，并说明理由：_；F1/NL1/cmF2/NL2/cm2634(3)某次实验如图所示，杠杆平衡，则以下生活中相关杠杆应用与此图中杠杆类型相同的是_(选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”)；(4)在上图中，保持弹簧测力计的位置及拉力的
18、方向和钩码的个数不变，钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过_cm。【答案】 (1). 便于直接测量力臂 (2). 不合理，只有一组实验数据，得到的结论具有偶然性 (3). 核桃夹 (4). 10cm【解析】【详解】(1)1在探究杠杆的平衡条件时，为了便于直接测量力臂，我们将杠杆调至水平位置平衡。(2)2在探究杠杆的平衡条件时，我们需要进行多次实验得到多组实验数据是结论具有普遍性，实验中由一组实验数据得到的结论具有偶然性。(3)3如图所示，弹簧测力计对杠杆施加拉力的力臂大于钩码对杠杆施加拉力的力臂，是一个省力杠杆；而托盘天平是一个等臂杠杆，核桃夹是一个省力杠杆，筷子夹菜时相
19、当于一个费力杠杆；所以与此图中杠杆类型相同的是核桃夹。(4)4杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm，每个钩码重均为0.5N，则图中钩码的总重力为弹簧测力计施加拉力的力臂钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，弹簧测力计量程为5N，由杠杆平衡条件可知，钩码对杠杆施加拉力的最大力臂即钩码到支点的距离不应超过10cm。3. 在“探究杠杆的平衡条件”实验中，实验前杠杆静止时的位置如图(甲)所示，应将杠杆的平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节，直到杠杆在水平位置平衡。在A点悬挂3个质量均为50g的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置重新平衡，如图(乙)所示，弹簧测力计的拉力是_N。(g取10
20、N/kg)【答案】 (1). 右 (2). 2.0N【解析】【详解】1挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，开始实验前发现左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动。2由图可知，根据杠杆平衡条件得FALA=FBLB30.5N4L=FB3L所以FB=2.0N4.在探究“杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有：每格长度等距的杠杆支架弹簧测力计刻度尺细线每个重力都为0.5N的钩码若干个。(1)实验前将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止的目的是：_和消除杠杆自重对实验的影响；(2)如甲图所示，杠杆处于平衡状态若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码，那么杠杆的_ (选填“右”或“左”)
21、端下沉；(3)在乙图中，将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向，如果要继续保持杠杆在水平方向静止，测力计的示数要_(选填“变小”“不变”或“变大”)；(4)如果忽略杠杆自重对实验的影响，则在丙图中要使杠杆在水平位置保持平衡，弹簧测力计对杠杆的最小拉力为_【答案】 (1). 便于测量力臂 (2). 右 (3). 变大 (4). 1.2N【解析】【详解】(1)1使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自重对实验的影响，探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，这样方便测量力臂。(2)2若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码，杠杆左端G6l=6Gl杠杆右端2G4l=8Gl左边力与力臂的乘积小于右边力与力臂的乘积
22、，右端下沉。(3)3将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变小，由杠杆平衡条件可知弹簧测力计的拉力变大。(4)4阻力和阻力臂不变，要使动力最小，由杠杆平衡条件可知动力臂最大，最大动力臂是10l，所以F10l=4G6lF=2.4G=2.40.5N=1.2N5. 在“探究杠杆的平衡条件”实验中：(1)实验前杠杆的位置如图甲所示：若使杠杆在水平位置平衡，则应将杠杆的平衡螺母向_调节。(2)杠杆调节平衡后，在如图乙所示A点悬挂3个钩码(每个钩码重力为0.5N)，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置再次平衡，此时弹簧测力计示数F1_N。重复多次实验，进一步探究
23、杠杆的平衡条件；(3)某小组的实验数据如下表所示，得到与其他组不一样的结论：动力与阻力F1成正比关系。你认为该结论可靠吗？_。并说明理由：_；实验序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11151.510221531033154.510【答案】 (1). 左 (2). 1 (3). 不可靠 (4). 没有同时改变力与力臂的大小【解析】【详解】(1)1为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，左端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向左调节。(2)2图中所示的弹簧测力计的分度值是0.1N，故示数为1N。(3)34由实验数据得到与其他组不一样的结论，动力与阻力F
24、1成正比关系，该结论不可靠，因为没有同时改变力与力臂的大小。6.利用图中的装置探究杠杆平衡的条件，每个钩码的质量相等，杠杆上的刻度均匀(1)如图甲，不挂钩码时，出现杠杆右端下沉，应向_(选填“左”或“右”)调节平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡；挂上钩码，移动钩码位置使杠杆在水平位置再次平衡，此时也要选择在水平位置平衡的目的是_；(2)图甲中，杠杆在水平位置已经平衡，若将杠杆两侧所挂钩码各取下一个，杠杆会_ (选填“顺时针”或“逆时针”)转动；(3)三次实验数据见下表，分析数据可知，杠杆平衡条件是_；次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.00.22.00.121.50.1
25、1.00.1532.00.151.50.2(4)如图乙，用弹簧测力计代替右侧钩码，沿与水平方向成60角斜向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡若把左侧钩码的拉力作为阻力，右侧弹簧测力计的拉力作为动力，此时的杠杆是_杠杆(选填“省力”“费力”或“等臂”)；请在乙图中画出此时拉力F的力臂l_【答案】 (1). 左 (2). 可以直接读出力臂(或“便于测量力臂”) (3). 逆时针 (4). F1l1=F2l2 (5). 省力 (6). 【解析】【详解】(1)1杠杆右端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向左调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止。2为了便于测量力臂，挂上钩码，移动钩码位
26、置使杠杆在水平位置再次平衡，此时也要选择在水平位置平衡。(2)3设一个钩码的重力为G，一格的长度为l，将杠杆两侧所挂的钩码各取下一个，左端2G2l=4Gl右端G3l=3Gl左端力和力臂的乘积较大，杠杆逆时针转动。(3)4根据表中数据得到1.0N0.2m=2.0N0.1m=0.2Nm1.5N0.1m=1.0N0.15m=0.15Nm2.0N0.15m=1.5N0.2m=0.3Nm可知杠杆的平衡条件为F1l1=F2l2(4)56设一格长度为l1，反向延长力F的作用线，从支点O向力F的作用线做垂线段，得到力臂l，如图所示：动力臂l=3l1sin60=l12.6l1阻力臂l2=2l1动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。
