5.1探究杠杆平衡条件的实验——2021-2022学年华东师大版科学九年级上学期科学（含答案）
文档属性
| 名称 | 5.1探究杠杆平衡条件的实验——2021-2022学年华东师大版科学九年级上学期科学（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 161.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 华师大版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2021-09-18 15:31:44 | ||
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文档简介
2021-2022学年华师大版科学探究杠杆平衡条件的实验
一．选择题（共3小题）
1．小明小组利用如图所示装置探究“杠杆平衡条件”时，在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：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。下列能帮助他得出正确结论的操作是（ ）
A．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉
B．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉
C．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉
D．增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性
2．如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是（ ）
A．分别在两边钩码下再增加一个相同钩码
B．左边减少1个钩码，右边减少2个钩码
C．两边钩码均向支点移动相同的距离
D．左边钩码向左移1.5个格，右边钩码向右移1个格
3．如图是某同学探究“杠杆平衡条件”的实验装置，实验中杠杆始终处于水平平衡状态。下列方法中不会使弹簧测力计的示数变化的是（ ）
A．将钩码的悬挂点由A向B移动
B．将测力计连接点由B向A移动
C．减少A处所悬挂钩码的个数
D．增加B处拉杠杆的细线长度
二．填空题（共3小题）
4．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10N/kg）
5．小悦同学想要探究使用杠杆时，动力的大小与哪些因素有关。她先用弹簧测力计测出三个钩码的重力，如图（a）所示，然后将它们挂在已调节平衡的杠杆A点位置上，再用测力计在杠杆B点沿竖直方向用力使杠杆保持水平平衡，如图（b）所示，接着，在保持杠杆水平平衡的情况下，改变测力计的用力方向与水平方向的夹角，如图（c）、（d）所示。
（1）比较图中a与b两图，使用 的杠杆提升钩码时，可以 。
（2）比较图中b，c，d三图中拉力方向和测力计示数等相关条件，可得出初步结论是：当阻力，阻力臂及动力作用点一定，且杠杆水平平衡时， 。
6．①小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。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”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 。
②如图所示，在杠杆A点处挂4个钩码，则在B点处应挂 个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。若此时用外力使杠杆旋转一个角度，松手后，杠杆 （选填“能”或“不能”）保持静止。
三．实验探究题（共4小题）
7．如图所示是小王“探究杠杆的平衡条件”的装置，每个钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。
（1）将该装置置于水平桌面上，静止时处于甲图所示状态。为使杠杆在水平位置平衡，小王应将杠杆右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）移，这样做的好处是便于直接测量 。
（2）乙图中杠杆恰好处于水平平衡，若在A点下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，则需将B点的钩码向右移动 格。
（3）丙图中杠杆每个小格长度均为5cm，在C点竖直悬挂4个重为0.5N的钩码，当在D点用如丙图所示动力F拉杠杆。使杠杆在水平位置平衡，此时动力臂为 cm，动力F为 N。
8．如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。（杠杆自重不计）
（1）如图甲所示，在一杠杆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50g的钩码。
（2）将杠杆的支点移到如图乙所示的位置，用弹簧测力计分别在C、D、E点拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，为了使拉力最小应选择 点。并请你在杠杆上画出最小动力F的示意图。
9．以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 调节。
（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左端A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂 个相同的砝码。
（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为 N（每个钩码重0.5N）。
10．小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验。
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F1和动力臂L1的数据，并绘制了F1与L1的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L1为0.1m时，F1为 N。
2021-2022学年华师大版科学探究杠杆平衡条件的实验
参考答案与试题解析
一．选择题（共3小题）
1．C。
2．解：设一个钩码的重是G，由图可知：F1=2G，F2=3G，此时由F1l1=F2l2可得，2Gl1=3Gl2，则2l1=3l2，可以设左边的力臂为l1=3L，右边的力臂l2=2L；
A、由图可知，左边的力臂要大于右边的力臂，分别在两边钩码下再增加一个相同钩码，左边增大G3L，右边增大G2L，则两边增大的力和力臂的乘积不相等，故杠杆不能平衡，故A错误；
B、左边减少1个钩码，则力和力臂的乘积为：G3L；右边减少2个钩码，则力和力臂的乘积为G2L，两边力臂和力的乘积不相等，不能平衡，故B错误；
C、两边钩码均向支点移动相同的距离，由于两边的力不同，则减小的力与力臂的乘积也不相同，故杠杆不能平衡；
D、左边钩码向左移1.5L，右边钩码向右移1L，左边：2G×（3L+1.5L）=9GL；右边：3G×（2L+1L）=9GL；两边力臂和力的乘积相等，杠杆能平衡，故D正确。
故选：D。
3．解：A、将钩码的悬挂点由A向B移动，阻力臂增大，阻力、动力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力变大，即弹簧测力计的示数变大，故A错误；
B、将测力计连接点由B向A移动，阻力、阻力臂不变，动力臂减小，根据杠杆的平衡条件，动力变大，即弹簧测力计的示数变大，故B错误；
C、减少A处所悬挂钩码的个数，阻力臂、动力臂不变，阻力减小，根据杠杆的平衡条件，动力变小，即弹簧测力计的示数变小，故C错误；
D、增加B处拉杠杆的细线长度，阻力、阻力臂、动力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力也不变，即弹簧测力计的示数不会变化，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共3小题）
4．解：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，直到杠杆在水平位置平衡；
由图可知，根据杠杆平衡条件得FA×LA=FB×LB
，3×0.5N×4L=FB×3L，所以FB=2N；
故答案为：（1）右；（2）2。
5．解：（1）由图a知钩码重，由b图知，杠杆的动力臂大于阻力臂，我们可以发现弹簧秤的示数比物体的实际重量要小，故动力臂比阻力臂大省力，
（2）b，c，d三个图中，测力计的用力方向与水平方向的夹角变小，动力臂减小，杠杆平衡时，当阻力和阻力臂保持不变，动力变大，故动力臂变得越短，所用的动力就越大。
故答案为：
（1）动力臂大于阻力臂；省力；（2）拉力与水平方向夹角越小（动力臂越短），动力越大。
6．解：①杠杆左低右高，则杠杆重心在支点左侧，故重心应向右移动，故将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡；此时杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响，同时由于重力的方向竖直向下，根据力臂的定义，支点和力的作用点之间的距离即为力臂大小，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
②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=FBLB，4G?3L=FB?2L，解得FB=6G，需挂6个钩码；
若此时用外力使杠杆旋转一个角度，如下所示：
这时的左边重力的力臂为OC′，右边重力的力臂普OB′，由相似三角形知识可知：
=，
故4G×3L=6G×2L，即松手后，杠杆能保持静止。
故答案为：①右；避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；②6；能。
三．实验探究题（共4小题）
7．解：（1）为使杠杆在水平位置平衡，小王应将杠杆右端的平衡螺母向左移。
在实验中也必须使杠杆在水平位置平衡是为了便于测量力臂。
（2）如图乙所示，设一格的长度为l，根据杠杆的平衡条件可得：
4G×2l=2G×nl，
解得：n=4，故应该将B处所挂钩码向右移动
4﹣3=1格
（3）当动力在D点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是：
l1=OD=×4×5cm=10cm，
根据杠杆的平衡条件Fl1=4Gl2可得，动力为：
F===2N。
故答案为：（1）左；力臂；
（2）1；（3）10；2。
8．解：（1）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，
因为，F1l1=F2l2，
所以，2G×3L=nG×2L，
所以，n=3，所以在B处挂3个钩码。
（2）为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，C点动力臂为最长，根据杠杆的平衡条件：
F1l1=F2l2，
所以，2G×6L=F×8L，
解得F=1.5G=1.5mg=1.5×0.05kg×10N/kg=0.75N，
如图所示：
；
故答案为：（1）3；（2）C；如上图。
9．解：（1）把杠杆放在支架上并置于水平桌面后，发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端平衡螺母向右调节；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，
乙图，设在B处悬挂钩码的个数为n，由杠杆平衡条件得：4G×2L=nG×4L，
解得：n=2，
即应在杠杆右边B处挂2个钩码；
（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于OC=×4L=2L；
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得，测力计的示数：
F1===2N。
故答案为：（1）右；（2）2；（3）2。
10．解：
（1）杠杆右端下沉，说明杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1L1=F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2=F1L1=0.2m×3N=0.6N?m；
故若当L1为0.1m时，F1===6N；
故答案为：（1）左；（2）6。
一．选择题（共3小题）
1．小明小组利用如图所示装置探究“杠杆平衡条件”时，在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：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。下列能帮助他得出正确结论的操作是（ ）
A．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉
B．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉
C．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉
D．增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性
2．如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是（ ）
A．分别在两边钩码下再增加一个相同钩码
B．左边减少1个钩码，右边减少2个钩码
C．两边钩码均向支点移动相同的距离
D．左边钩码向左移1.5个格，右边钩码向右移1个格
3．如图是某同学探究“杠杆平衡条件”的实验装置，实验中杠杆始终处于水平平衡状态。下列方法中不会使弹簧测力计的示数变化的是（ ）
A．将钩码的悬挂点由A向B移动
B．将测力计连接点由B向A移动
C．减少A处所悬挂钩码的个数
D．增加B处拉杠杆的细线长度
二．填空题（共3小题）
4．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10N/kg）
5．小悦同学想要探究使用杠杆时，动力的大小与哪些因素有关。她先用弹簧测力计测出三个钩码的重力，如图（a）所示，然后将它们挂在已调节平衡的杠杆A点位置上，再用测力计在杠杆B点沿竖直方向用力使杠杆保持水平平衡，如图（b）所示，接着，在保持杠杆水平平衡的情况下，改变测力计的用力方向与水平方向的夹角，如图（c）、（d）所示。
（1）比较图中a与b两图，使用 的杠杆提升钩码时，可以 。
（2）比较图中b，c，d三图中拉力方向和测力计示数等相关条件，可得出初步结论是：当阻力，阻力臂及动力作用点一定，且杠杆水平平衡时， 。
6．①小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。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”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 。
②如图所示，在杠杆A点处挂4个钩码，则在B点处应挂 个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。若此时用外力使杠杆旋转一个角度，松手后，杠杆 （选填“能”或“不能”）保持静止。
三．实验探究题（共4小题）
7．如图所示是小王“探究杠杆的平衡条件”的装置，每个钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。
（1）将该装置置于水平桌面上，静止时处于甲图所示状态。为使杠杆在水平位置平衡，小王应将杠杆右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）移，这样做的好处是便于直接测量 。
（2）乙图中杠杆恰好处于水平平衡，若在A点下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，则需将B点的钩码向右移动 格。
（3）丙图中杠杆每个小格长度均为5cm，在C点竖直悬挂4个重为0.5N的钩码，当在D点用如丙图所示动力F拉杠杆。使杠杆在水平位置平衡，此时动力臂为 cm，动力F为 N。
8．如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。（杠杆自重不计）
（1）如图甲所示，在一杠杆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50g的钩码。
（2）将杠杆的支点移到如图乙所示的位置，用弹簧测力计分别在C、D、E点拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，为了使拉力最小应选择 点。并请你在杠杆上画出最小动力F的示意图。
9．以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 调节。
（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左端A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂 个相同的砝码。
（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为 N（每个钩码重0.5N）。
10．小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验。
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F1和动力臂L1的数据，并绘制了F1与L1的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L1为0.1m时，F1为 N。
2021-2022学年华师大版科学探究杠杆平衡条件的实验
参考答案与试题解析
一．选择题（共3小题）
1．C。
2．解：设一个钩码的重是G，由图可知：F1=2G，F2=3G，此时由F1l1=F2l2可得，2Gl1=3Gl2，则2l1=3l2，可以设左边的力臂为l1=3L，右边的力臂l2=2L；
A、由图可知，左边的力臂要大于右边的力臂，分别在两边钩码下再增加一个相同钩码，左边增大G3L，右边增大G2L，则两边增大的力和力臂的乘积不相等，故杠杆不能平衡，故A错误；
B、左边减少1个钩码，则力和力臂的乘积为：G3L；右边减少2个钩码，则力和力臂的乘积为G2L，两边力臂和力的乘积不相等，不能平衡，故B错误；
C、两边钩码均向支点移动相同的距离，由于两边的力不同，则减小的力与力臂的乘积也不相同，故杠杆不能平衡；
D、左边钩码向左移1.5L，右边钩码向右移1L，左边：2G×（3L+1.5L）=9GL；右边：3G×（2L+1L）=9GL；两边力臂和力的乘积相等，杠杆能平衡，故D正确。
故选：D。
3．解：A、将钩码的悬挂点由A向B移动，阻力臂增大，阻力、动力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力变大，即弹簧测力计的示数变大，故A错误；
B、将测力计连接点由B向A移动，阻力、阻力臂不变，动力臂减小，根据杠杆的平衡条件，动力变大，即弹簧测力计的示数变大，故B错误；
C、减少A处所悬挂钩码的个数，阻力臂、动力臂不变，阻力减小，根据杠杆的平衡条件，动力变小，即弹簧测力计的示数变小，故C错误；
D、增加B处拉杠杆的细线长度，阻力、阻力臂、动力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力也不变，即弹簧测力计的示数不会变化，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共3小题）
4．解：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，直到杠杆在水平位置平衡；
由图可知，根据杠杆平衡条件得FA×LA=FB×LB
，3×0.5N×4L=FB×3L，所以FB=2N；
故答案为：（1）右；（2）2。
5．解：（1）由图a知钩码重，由b图知，杠杆的动力臂大于阻力臂，我们可以发现弹簧秤的示数比物体的实际重量要小，故动力臂比阻力臂大省力，
（2）b，c，d三个图中，测力计的用力方向与水平方向的夹角变小，动力臂减小，杠杆平衡时，当阻力和阻力臂保持不变，动力变大，故动力臂变得越短，所用的动力就越大。
故答案为：
（1）动力臂大于阻力臂；省力；（2）拉力与水平方向夹角越小（动力臂越短），动力越大。
6．解：①杠杆左低右高，则杠杆重心在支点左侧，故重心应向右移动，故将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡；此时杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响，同时由于重力的方向竖直向下，根据力臂的定义，支点和力的作用点之间的距离即为力臂大小，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
②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=FBLB，4G?3L=FB?2L，解得FB=6G，需挂6个钩码；
若此时用外力使杠杆旋转一个角度，如下所示：
这时的左边重力的力臂为OC′，右边重力的力臂普OB′，由相似三角形知识可知：
=，
故4G×3L=6G×2L，即松手后，杠杆能保持静止。
故答案为：①右；避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；②6；能。
三．实验探究题（共4小题）
7．解：（1）为使杠杆在水平位置平衡，小王应将杠杆右端的平衡螺母向左移。
在实验中也必须使杠杆在水平位置平衡是为了便于测量力臂。
（2）如图乙所示，设一格的长度为l，根据杠杆的平衡条件可得：
4G×2l=2G×nl，
解得：n=4，故应该将B处所挂钩码向右移动
4﹣3=1格
（3）当动力在D点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是：
l1=OD=×4×5cm=10cm，
根据杠杆的平衡条件Fl1=4Gl2可得，动力为：
F===2N。
故答案为：（1）左；力臂；
（2）1；（3）10；2。
8．解：（1）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，
因为，F1l1=F2l2，
所以，2G×3L=nG×2L，
所以，n=3，所以在B处挂3个钩码。
（2）为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，C点动力臂为最长，根据杠杆的平衡条件：
F1l1=F2l2，
所以，2G×6L=F×8L，
解得F=1.5G=1.5mg=1.5×0.05kg×10N/kg=0.75N，
如图所示：
；
故答案为：（1）3；（2）C；如上图。
9．解：（1）把杠杆放在支架上并置于水平桌面后，发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端平衡螺母向右调节；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，
乙图，设在B处悬挂钩码的个数为n，由杠杆平衡条件得：4G×2L=nG×4L，
解得：n=2，
即应在杠杆右边B处挂2个钩码；
（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于OC=×4L=2L；
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得，测力计的示数：
F1===2N。
故答案为：（1）右；（2）2；（3）2。
10．解：
（1）杠杆右端下沉，说明杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1L1=F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2=F1L1=0.2m×3N=0.6N?m；
故若当L1为0.1m时，F1===6N；
故答案为：（1）左；（2）6。