名师导学——分组实验：研究杠杆的平衡

分组实验：研究杠杆的平衡
学习指要
1．调节杠杆平衡时，可以调节杠杆两端的平衡螺母同时向左(或向右)，使杠杆在水平位置平衡；挂上钩码时，要使杠杆重新在水平位置平衡，这样便于准确测出力臂的大小。
2．杠杆平衡是指杠杆静止不动或匀速转动。
3．杠杆平衡条件：动力×动力臂一阻力×阻力臂。
4．实验时，若用钩码，则钩码应挂在杠杆两端，若挂在杠杆一端，则可以在同一端用弹簧测力计向上拉，且方向为竖直向上。
解题指导
【例题】下表为研究杠杆平衡条件实验中得到的数据记录表。哪一组数据肯定有错误?如果动力与阻力的大小测量正确，则产生错误的原因可能是什么?
实验
次数
F1(牛)
l 1 (米)
F1l1
(牛·米)
F2 (牛)
l2 (米)
F2l2
(牛·米)
1
2.0
0.2
0.4
4.0
0.1
0.4
2
6.0
0.1
0.6
3.0
0.2
0.6
3
3.0
0.3
0.9
6.0
0.2
1.2
【解析】通过前两组实验数据的分析，可归纳出F1l1 =F2l2，由此看出第三组实验数据有误。由题意知，动力与阻力的大小测量正确，因此错误原因就集中在动力臂和阻力臂上。因F1l1比F2l2的值偏小，故可能是动力臂记录偏小或阻力臂记录偏大。
【答案】见解析
同步训练A组
1．如图所示，杠杆处于平衡状态，若将左右各拿掉一个钩码，则杠杆会 ( )
A．仍然平衡 B．向左端倾斜 C．向右端倾斜 D．无法判断
2．如图所示，为使杠杆平衡，可在A端加不同方向的力F 1、F2、F3，其中最小的力是 ( )
A．F1 B．F2 C．F3 D．无法判断
3．如图甲所示，小明在探究“杠杆平衡条件”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 (填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 。
(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码。杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为 。他这样得出的结论是否合理 ?为什么? 。
(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 。
4．质量为60千克的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。由此可估测球的质量约为 ( )
A．20千克 B．30千克 C．60千克 D．120千克
5．如图所示，OA=25厘米，OB= 20厘米，OC=20厘米，AC=15厘米，B点所挂物体重为
45牛，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数为 ( )
A．36牛 B．45牛 C 50牛 D．60牛
6．如图所示的杠杆处于平衡状态，如果弹簧测力计的示数变为原来的1／2，那么要使杠杆仍然保持平衡状态，可以采取的措施是 ( )
A．把弹簧测力计向左移动一个小格
B．减少三个钩码
C．把钩码向左移动一个小格
D．把钩码向右移动一个小格
同步训练B组
7．在探究“杠杆的平衡条件”的实验中，某同学记录了3次宴验数据。如下表所示。
实验次数
动力
F1／牛
动力臂
l1／米
阻力
F2／牛
阻力臂
l2／米
1
2.0
0.04
4.0
0．02
2
1.0
0.02
0.5
0.01
3
2.5
0.03
1.5
0.05
(1)这三次实验数据中有一次是错误的，错误数据的实验次数是 ，由正确的实验结果可
得杠杆的平衡条件是 。这个结论是根据测得的数据，通过 的方法归纳出的。
(2)如图甲所示，当在A处挂了三个钩码时，要使杠杆平衡，应在B处挂 个钩码。(每
个钩码的质量相等)。
(3)若某次实验中用弹簧测力计竖直向上拉杠杆一端的C点，如图乙所示，杠杆平衡时弹簧测力计的示数为Fa。若在C点斜向上拉，杠杆在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为Fb，则Fa (填“大于”“小于”或“等于”) Fb。
(4)实验中，用图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能保持水平平衡(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 ( )
A．一个人无法独立操作
B．需要使用太多的钩码
C．力臂与杠杆不重合
D．力和力臂数目过多
8．如图甲所示的杠杆是平衡的。如果按照图乙所示，在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，杠杆会 ( )
A．仍能平衡 B．不能平衡，A端上升 C．不能平衡，B端上升 D．无法判断
参考答案：
分组实验：研究杠杆的平衡
1．C 2．B 3．(1)左力臂 (2)F1l1=F2l2不合理实验次数太少，结论存在偶然性，不具普遍性 (3)杠杆自重影响 4．B 5．B 6．D 7．(1)2 F1l1=F2l2 求出各次动力×动力臂和阻力×阻力臂的值 (2)4 (3)小于 (4)DE解析：(1)由1、3两次数据可知：F1l1=F2l2，所以实验次数2有错误。(2)根据杠杆平衡条件，F1l1=F2l2，3G·4l=nG·3l，即n=4。(3)沿b方向拉，显然力臂较a方向更短，因此所用力更大。(4)这种方式的力和力臂数量过多，增加了难度，且不易得出结论。] 8．B