人教版物理八年级下第十二章12.1细化知识点同步练习———杠杆的平衡条件的探究(5)

文档属性

名称 人教版物理八年级下第十二章12.1细化知识点同步练习———杠杆的平衡条件的探究(5)
格式 zip
文件大小 2.9MB
资源类型 试卷
版本资源
科目 物理
更新时间 2022-11-29 13:27:00

文档简介

人教版物理八年级下第十二章12.1细化知识点同步练习———杠杆的平衡条件的探究(5)
一、实验探究题
1.(2022·丹东)“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)如图甲所示,杠杆处于静止状态。为方便测量   ,应向   (选填“左”或“右”)调节螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力,左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;把、、、的数据填入表格中。改变动力和动力臂的大小,相应调节阻力和阻力臂,再做几次实验,实验数据如下表所示;
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 0.5 0.3 1 0.15
2 1.5 0.1 3 0.05
3 3 0.1 1.5 0.2
分析表中的数据得到杠杆的平衡条件:   用、、、表示;
(3)如图乙所示,在   (选填“A”、“B”或“C”)点竖直   (选填“向上”或“向下”)拉时,可使杠杆保持水平位置平衡,此时杠杆属于省力杠杆;
(4)在完成实验后,小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示,轻质杠杆可绕点转动,它的中点挂有的重物,在杠杆右端用竖直向上的力   N,可使杠杆在水平位置平衡。
2.(2022·朝阳)小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”:
(1)轻质杠杆静止时如图甲所示,可将左端的平衡螺母向   (选填“左”或“右”)调节,使其在水平位置平衡,这样操作的目的是便于测量   ;
(2)小明多次实验并记录数据如表,总结数据得出杠杆的平衡条件   ;
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1 0.1 2 0.05
2 2 0.15 1.5 0.2
3 3 0.05 1.5 0.1
(3)第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示,此时将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会   (选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”);
(4)如图丙所示,用弹簧测力计在A处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中,保持杠杆在水平位置平衡,则测力计的示数将   (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.(2021·阜新)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码质量都相等。
(1)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆   (选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量   。
(3)如图乙所示,若在A位置挂两个钩码,现有三个钩码,需挂在杠杆O点右侧第   格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验,这样做的目的是   。
(5)如图丙所示,用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,其示数   (选填“变大”“不变”或“变小”)。
4.(2011·辽阳)小丽在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,使用了如图所示的装置.
(1)小丽将杠杆放在支架上后,呈如图所示的状态,则她应该将平衡螺母向   (填“左”或“右”)调节,使杠杆在   位置平衡.这样做的目的是   .
(2)调节好杠杆后,小丽将两个重均为0.5N的钩码挂在杠杆a处,又将弹簧测力计挂在杠杆b处的细线上,竖直向   (填“上”或“下”)拉弹簧测力计,能使杠杆再次平衡.操作时,小丽发现弹簧测力计读数太小,不能准确读数,请你帮她找出一种改进的方法:   .
(3)小丽通过实验获得了三组数据如下表.表中第3次实验中的阻力臂L2应为   cm;
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 2 6 3 4
2 3 5 5 3
3 4 4 8
分析上表中数据,得出杠杆的平衡条件是   .
5.(2021·本溪模拟)下面是探究“杠杆平衡条件”的实验过程,请回答下列问题:
(1)实验前要调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是方便测量   。
(2)如图甲所示,要想使杠杆在水平位置平衡,只需将支点   侧的钩码向右移动一格即可。通过改变力和力臂进行多次实验,收集到了如下表所示的数据,通过分析可以得出杠杆平衡的条件是:   。
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
(3)天平的实质是一个等臂杠杆,根据前面的探究可知,若在调节天平时将游码零后,指针指在分度盘中线的左侧(如图乙),则应向   调节平衡螺母才能使天平平衡,这个过程实际上是通过改变   (填“力”或“力臂”)使天平平衡的。
(4)如图丙所示,用天平测量物体质量的过程中将物体和砝码的位置放反了,若游码在零刻线处时天平平衡,则根据杠杆平衡条件判断,此时测量的结果与真实值相比会   (填“偏大”、“偏小”或“没有变化”)。
6.(2021·阜新模拟)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,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)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆   (选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量   。
(3)乙图中杠杆恰好在水平位置平衡,若在A点下方再挂1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。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验。这样做的目的是   。
(5)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F    1N(选填“大于”“等于”或“小于”)。
7.(2017·大石桥模拟)如图甲所示,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,使杠杆在不挂钩码时,达到   位置平衡.
(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)实验时只有8个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图甲,当在A点挂4个钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡?   
(4)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:   .
(5)杠杆不处于水平位置能否平衡?甲乙意见不同.甲认为能平衡.于是他让每次杠杆倾斜时静止,做这个实验也得出了杠杆平衡条件.甲认为杠杆平衡不一定是水平的,这种说法对吗?   (选填对或错),甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实验的方案相比较,你认为哪个实验方案好,并说明理由:   实验方案好;理由是   .
8.(2016·丹东模拟)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,常用了如图所示的实验装置.
(1)调节平衡时,都应该使它在   位置平衡.根据图甲所示杠杆所处的物质,应将平衡螺母向   (填“右”或“左”)调节.
(2)挂上钩码,正确调节使杠杆再次平衡.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆   ,挂钩码位置所对应的刻度值就等于它的   .
(3)某同学在杠杆左、右两侧分别挂上不同数量的钩码,同时调节平衡螺母使杠杆平衡,你认为他们的做法是   (填“正确”或“不正确”)的.
(4)如图乙所示,在杠杆上A点悬挂两个钩码(每个钩码重0.5N),用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,测力计的拉力为   N;若改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将   (填“变大”“变小”或“不变”).
9.(2022八下·五华期末)如图所示是探究“杠杆平衡条件”的装置。
(1)杠杆静止时如图甲所示,此时杠杆处于    (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)实验前选择杠杆中点作为支点并调节杠杆在水平位置平衡的目的:避免杠杆    对实验造成的影响;
(3)如图乙所示,在B点挂2个钩码,发现杠杆不平衡,此时    (选填“能”或“不能”)再调节平衡螺母;
(4)实验过程中得到的相关数据记录在表中:
实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
根据以上数据得出杠杆平衡条件是    (用字母表示),多次实验的目的是    ;
(5)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改成用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从①位置转动到②位置时,其示数大小将    (填“变大”“变小”或“不变”),原因是    ;
(6)学习过杠杆知识后,小刘对托盘天平有了进一步的认识,下列从杠杆的角度对托盘天平的描述不正确的是 ____。
A.托盘天平的实质是一个等臂杠杆
B.调节游码使天平平衡,是通过改变力的大小来实现的
C.调节游码使天平平衡,是通过改变力臂的长短来实现的
D.通过增减砝码使天平平衡,是通过改变力的大小来实现的
10.(2022八下·长春期末)小王在学习完杠杆知识后,想利用杠杆和浮力知识测一石块的密度,设计实验如下,请你帮他完成本实验。
(1)取一个杠杆,调   使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图甲,将石块用细线拴住,挂在杠杆左侧A位置,将另一个物体挂在杠杆右侧,并调节物体的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,记下位置B,用刻度尺测出OB的距离,记作;
如图乙,将石块浸没水中,调节物体的位置,使杠杆再次在   ,记下物体的位置,用刻度尺测出的距离;
(3)由以上步骤可得,石块的密度:   (用、、水表示)。
11.(2022八下·新会期末)如图所示是小红和小华同学探究“杠杆平衡的条件”的几个实验情景:
(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“没有达到”)平衡状态;若要使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向   调。调节杠杆在水平位置平衡,除了可以消除杠杆重力对实验的影响,在实验测量时还有一个优点,请你写出:   。
(2)杠杆调节好后,小红进行了两次实验,实验如图乙、丙所示。她测量出两边钩码的重力分别为动力和阻力,对应的作用点到支点的距离为和,并将数据记录在下表。
动力/N 阻力/N 支点到动力作用点的距离/m 支点到阻力作用点的距离/m
1 0.5 0.15 0.3 0.15 0.15
1.5 1 0.2 0.3 0.3 0.3
记录数据后,同桌的小华根据数据得出如下结论:“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”,这个结论与杠杆平衡条件   (选填“相符”或“不相符”)。为了进一步完善实验,得出普遍规律,小红接下来的做法应该是   
A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点
(3)复习了功的知识后,小红回看之前杠杆记录的数据,她想能否将表格中单位换成J?根据功的定义,你觉得可以换吗?   (选填“可以”或“不可以”)。
12.(2022八下·路南期末)探究杠杆平衡条件的实验装置如图所示:
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,此时杠杆处于   (选填“平衡”或“非平衡”)状态;要想从杠杆上直接读出力臂的大小,接下来的操作是   ;
(2)如图乙所示,在杠杆右边B处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左边的A处挂   个相同的钩码;
(3)如图丙所示,若每个钩码质量均为50g,用弹簧测力计在C点向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为   N(g取10N/kg)。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,为使杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的示数   (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(4)杠杆在生活中有很多应用。现欲使如图丁所示静止的跷跷板发生转动,小女孩可采取的做法是   。
13.(2022八下·古冶期末)小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向   (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是   。
(3)在杠杆两端挂加钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂。多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是   。
(4)小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是   。
(5)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个钩码,如图乙所示,为使杠杆重新平衡,应在B点挂   个钩码。
(6)如图丙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将   (选填“变大”“变小”或“不变”)。
14.(2022八下·迁安期末)下图是小红在“探究杠杆平衡条件”的实验中出现的实验现象及操作过程的片段:
(1)如图甲,小红在实验前将杠杆放到水平位置后松手,发现杠杆在竖直平面内沿顺时针方向转动,则她应将平衡螺母向   (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是:   ,并消除杠杆自重对实验的影响;
(2)如图乙,当小红在A处下方挂4个钩码时,调节B处所挂钩码的数量使杠杆在水平位置再次平衡后,又去掉了B处的钩码,改用弹簧测力计钩在C处对杠杆施加拉力,也能使杠杆恢复水平平衡,此时她用的最小的拉力大小应为   N(已知每个钩码的重力均为0.5 N);
(3)后来她始终垂直于杠杆向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定的角度,如图丙所示。此过程中,弹簧测力计拉力的大小   (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)在实验中她通过多次调节支点两端钩码的个数及悬挂的位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是   (选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
15.(2022八下·高邑期末)“探究杠杆平衡条件”的实验中,把杠杆的中点支在支架上。杠杆停在如图甲所示的位置。
(1)为了使杠杆在水平位置平衡,可以调节右端的平衡螺母,使它向   (填 “左”或“右”)移动;
(2)调节好的杠杆,如图乙,用弹簧测力向上拉动杠杆使其水平平衡,若每个钩码重为2N,则弹簧测力计的读数为   N;
(3)如图丙,当弹簧测力计由M位置倾斜至N位置时,用力使杠杆在水平位置处于平衡,弹簧测力计的示数将会变   ;
(4)小明想利用杠杆测石块密度,在溢水杯中装满水,如图丁所示,将石块缓慢浸没在水中。让溢出的水流入小桶A中,此时小桶A中水的体积   石块的体积(选填“>”“=”或“<”);
(5)(拓展)将石块从溢水杯中取出,擦干后放入另一相同小桶B中,将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端,移动小桶在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图戊所示,此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm,若不考虑小桶重力,则石块密度的测量值为   kg/m3;若考虑小桶重力,石块的实际密度将比上述测量值   (选填偏大、不变、偏小)。
答案解析部分
1.【答案】(1)力臂;右
(2)
(3)A;向上
(4)50
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用;探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)实验前为方便测量力臂,应将杠杆调节到水平位置平衡,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,右端偏高,这时应将平衡螺母向右端调节。
(2)分析表中的实验数据,发现:动力动力臂阻力阻力臂,用、、和分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆平衡条件可表示为
(3)要使杠杆属于省力杠杆,则动力臂应大于阻力臂,所以应该选择在A点施加向上的力。
(4)根据
可得
【分析】(1)水平平衡的杠杠,便于测量力臂;调节杠杠水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)根据多次实验,总结杠杠的平衡条件;
(3)当动力臂大于阻力臂时,是省力杠杆;动力使杠杠转动;
(4)根据杠杠的平衡条件,计算杠杠上未知的力。
2.【答案】(1)右;力臂
(2)动力×动力臂=阻力×阻力臂
(3)右侧下降
(4)变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)由图可知,杠杆左端向下倾斜,则重心应向右移动,故应向右调节左端的平衡螺母,使其在水平位置平衡。
杠杆在水平位置平衡时,动力和阻力的力臂在杠杆上,在实验过程中便于直接读取力臂的长度。
(2)根据表中数据可得,每次实验时,动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积,所以总结数据得出杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)设一个钩码重为G,每一小格长为L,如图乙所示,将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格,则左端为4G×2L=8GL
右端为3G×3L=9GL
因为8GL<9GL,所以杠杆不能平衡,右端会下沉。
(4)如图丙所示,用弹簧测力计在A处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中,保持杠杆在水平位置平衡,这个过程中,阻力和阻力臂不变,拉力的力臂逐渐变小,所以拉力变大,故弹簧测力计的示数变大。
【分析】(1)为了便于测量力臂大小,调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
(3)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而杠杆的运动状态;
(4)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而弹簧测力计示数。
3.【答案】(1)平衡
(2)力臂
(3)2
(4)避免结论的偶然性,得出普遍规律
(5)变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)因杠杆静止,故此时杠杆处于平衡状态。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量力臂。
(3)若杠杆在水平位置平衡,则此时杠杆左端力为2G,力臂为3,杠杆右端力为3G,则由杠杆原理可知,此时右端力臂为2,即需挂在杠杆O点右侧第2格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验,可以对多组数据进行分析,避免结论的偶然性,得出普遍规律。
(5)弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,动力臂变小,而阻力与阻力臂不变,故由杠杆原理可知,动力变大,即弹簧测力计示数变大。
【分析】(1)杠杆的平衡状态有两种,一种是静止,一种是匀速转动。
(2)调节杠杆平衡,杠杆的哪一端高就把平衡螺母往哪端调,最后使杠杆在水平位置平衡;杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂的大小;
(3)杠杆处于平衡状态,结合动力、动力臂、阻力、阻力臂,利用杠杆的平衡条件分析求解即可;
(4)在实验中,通过改变物体钩码的各数改变力的大小,通过改变钩码悬挂的位置改变力臂的大小;探究杠杆的平衡条件,应该改变钩码数量和悬挂位置,多次进行实验探究普遍规律;
(5)根据杠杆的平衡条件分析可得,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,所需要的动力就越小。
4.【答案】(1)左;水平;便于测量力臂
(2)上;增加钩码数或将弹簧测力计向右移
(3)2;动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1×L1=F2×L2)
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】解:(1)杠杆不在水平位置平衡,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左端或右端的平衡螺母,杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,这样便于测量力臂.故答案为:左、水平、便于测量力臂.(2)重力的方向是竖直向下,因此应在b处竖直向上拉弹簧秤;弹簧秤读数偏小,不能准确读数,说明拉力的力臂太大,或是阻力太小,可以增加钩码数或将弹簧测力计向右移.故答案为:上、增加钩码数或将弹簧测力计向右移.(3)由前两次实验数据发现,杠杆平衡时:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1×L1=F2×L2);则第3次实验中,阻力臂L2= = =2cm.
故答案为:2、动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1×L1=F2×L2).
【分析】(1)杠杆的平衡条件实验中,为了便于测量力臂,要求通过调节杠杆两端的平衡螺母,直到杠杆在水平位置平衡;(2)动力和阻力对杠杆的作用是相反的,动力使杠杆转动,阻力阻碍杠杆转动,由此判断出弹簧测力计拉力的方向;当弹簧测力计示数小时,可以增大阻力或者减小动力臂.(3)由第1、2两次实验数据,归纳得出杠杆平衡时动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系,并根据这个规律求出第3次实验中的阻力臂.
5.【答案】(1)力臂
(2)右;动力×动力臂阻力×阻力臂
(3)右;力臂
(4)没有变化
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)实验中必须使杠杆在水平位置平衡是为了便于测量力臂。
(2)一个钩码的重力是G,杠杆一格为l,由图甲可知,左端2G×2l=4Gl
右端G×3l=3Gl
将支点右侧的钩码向右移动一格,得到G×4l=4Gl
杠杆在水平位置平衡。
由表格中数据知,杠杆的平衡条件是动力×动力臂阻力×阻力臂。
(3)在调节天平时将游码零后,指针指在分度盘中线的左侧,则应向右调节平衡螺母才能使天平平衡,实际上杠杆右端的力臂变大,力和力臂的乘积变大,此时杠杆平衡,这个过程实际上是通过改变力臂使天平平衡的。
(4)天平测量物体质量的过程中将物体和砝码的位置放反了,若游码在零刻线处时天平平衡,根据杠杆平衡条件可以得到G砝码l=G物l
G砝码=G物
由G=mg可知m砝码=m物
此时测量的结果与真实值相比没有变化。
【分析】(1)实验前要调节杠杆在水平位置平衡,此时杠杆的重心通过支点,可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(2)根据杠杆平衡条件进行判断钩码移动的格数;杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)天平使用前的调节:调节平衡螺母时按指针左偏右调,右偏左调进行调节;力臂是支点到力的作用线的距离。
(4)天平称量质量时,游码在零刻线处时天平平衡,左盘的质量等于右盘质量。
6.【答案】(1)平衡
(2)力臂
(3)1
(4)避免结论的偶然性,得出普遍规律
(5)大于
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用;探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)杠杆静止或匀速转动叫杠杆的平衡,把杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于平衡状态。
(2)在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡,使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂。
(3)设杠杆的一个小格是l,一个钩码重为G,在A点下方再挂1个相同的钩码,根据杠杆平衡条件得4G×2l=2G×l2
所以l2=4l
所以需将B点的钩码向右移动1格,可以使杠杆水平位置平衡。
(4)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力,动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过实验数据总结实验结论,使实验结论具有普遍性,避免偶然性。
(5)当动力在D点斜向下拉(与水平方向成30°角)动力臂是
根据杠杆的平衡条件可得Fl1=4Gl2
>1N
【分析】(1)探究杠杆平衡条件时,平衡螺母向偏高的一侧调节,使杠杆水平平衡;
(2)杠杆水平平衡,便于测量力臂;
(3)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上所挂钩码个数;
(4)探究杠杆平衡条件时多次实验可以探究规律的普遍性;
(5)杠杆上的拉力和杠杆不垂直时,力臂变小,拉力变大。
7.【答案】(1)左;水平
(2)动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积;不合理;实验次数太少,结论具有偶然性
(3)在C点挂4个钩码或在D点挂3个钩码
(4)杠杆有自重
(5)对;乙;便于从杠杆上直接测出力臂
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)右端下沉,说明左端较高,则应将左边或右边的平衡螺母向左端调节,使杠杆在水平位置平衡;(2)设一个钩码重为G,杠杆上一个小格代表1cm,所以,4G×3cm=6G×2cm,杠杆平衡条件:F1L1=F2L2.只有一次实验总结实验结论是不合理的,一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性;(3)一个钩码重为G,杠杆上一个小格代表1cm,如图甲,当在A点挂4个钩码时,根据杠杆平衡条件应满足4G×3cm=4G×3cm或4G×3cm=3G×4cm,所以应在C点挂4个钩码或在D点挂3个钩码(4)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,所以测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符;(5)杠杆保持静止状态或匀速转动状态,杠杆就处于平衡状态,他让每次杠杆倾斜时静止,做这个实验也可以得出了杠杆平衡条件.杠杆在水平位置做实验时,动力和阻力方向在竖直方向,杠杆在水平位置平衡,便于从杠杆上直接测出力臂
故答案为:(1)左;水平(2)动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积;不合理;实验次数太少,结论具有偶然性(3)在C点挂4个钩码或在D点挂3个钩码(4)杠杆有自重(5)对;乙;便于从杠杆上直接测出力臂。
【分析】本题考查学生对探究杠杆平衡条件实验的掌握情况。会调节杠杆在水平位置平衡,便于从杠杆上直接测出力臂。会进行实验得到杠杆平衡条件:F1L1=F2L2。会处理实验中的误差:一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性;杠杆的重对杠杆平衡有影响。
8.【答案】(1)水平;左
(2)垂直;力臂
(3)不正确
(4)0.75;变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)调节杠杆平衡时,应使杠杆在水平位置平衡;图中的杠杆左端高、右端低,说明此时杠杆的重心在支点右边,应将杠杆的重心向左移,所以应将平衡螺母向左调节,杠杆才能平衡;
(2)挂上钩码,正确调节使杠杆再次平衡.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆垂直,挂钩码位置所对应的刻度值就等于力臂;(3)某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,同时调节平衡螺母使杠杆平衡,他们的做法是错误的,原因是:此时再调节平衡螺母,杠杆的自重会对杠杆平衡产生影响;
(4)一个钩码的重是0.5N,设杠杆一个小格是L,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,1N×3L=FC×4L,解得:FC=0.75N;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.
故答案为:(1)水平;左;(2)垂直;力臂;(3)不正确;(4)0.75;变大
【分析】(1)杆左端高、右端低,应将平衡螺母向左调节;
(2)杠杆平衡时.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆垂直,便于直接读取力臂;
(3)杠杆平衡后若再调节平衡螺母,杠杆的自重会对杠杆平衡产生影响;
(4)动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,根据杠杆平衡条件进行分析.
9.【答案】(1)平衡
(2)自重
(3)不能
(4)F1l1=F2l2;探究杠杆平衡的条件时,多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据来分析得出规律,排除偶然性,寻找普遍规律。
(5)变大;力臂变短
(6)B
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,杠杆静止,此时杠杆处于平衡状态。
(2)实验时选择杠杆中点作为支点,则杠杆的重心在支点上,主要目的是避免杠杆的自重对实验探究的影响。
(3)在实验前,调节天平平衡时,需要通过螺母来调节,实验过程中不能在移动平衡螺母,只能通过调节力臂或力的大小来调节天平平衡。
(4)根据实验数据知,每次实验对应的动力×动力臂=阻力×阻力臂,所以可以得出杠杆的平衡条件是:F1l1=F2l2。
探究杠杆平衡的条件时,多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据来分析得出规律,排除偶然性,寻找普遍规律。
(5)保持B点不变,若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,弹簧测力计示数大小将变大。
(6)A.托盘天平的两盘到支点距离相等,两盘对横梁压力的力臂相等,它的实质是一个等臂杠杆,A符合题意,不符合题意;
BC.调节游码使天平平衡,游码对天平的作用力不变,是通过改变力臂的长短来实现的,没有改变力的大小,B不符合题意,符合题意,C符合题意,不符合题意;
D.通过增减砝码使天平平衡,是在力臂不变的情况下,通过改变力的大小来实现的,D符合题意,不符合题意。
故答案为:B。
【分析】(1)静止的杠杆处于平衡状态;
(2)水平平衡的杠杆,便于测量力臂,可以减小杠杆的自重对实验的影响;
(3)杠杆上挂上物体探究平衡规律时,不能调节平衡螺母;
(4)通过多次实验,可以探究杠杆平衡的规律;
(5)杠杆上的拉力倾斜时,力臂减小,拉力变大;
(6)调节天平平衡时,改变平衡螺母的位置,是改变了力臂使天平平衡。
10.【答案】(1)平衡螺母
(2)水平位置平衡
(3)
【知识点】设计实验测密度;浮力大小的计算;杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【解答】(1)如图甲,可以通过调节杠杆左、右两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。
(2)由于是根据杠杆平衡计算,第一次平衡在水平位置,那么第二次平衡也在水平位置,而且杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂。
(3)根据第一次杠杆平衡可知,石头的重力为
根据第二次杠杆平衡可知,杠杆左侧受到的拉力为
经整理可得
石头的体积为
石头的质量为
石头的密度为
【分析】(1)调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;
(3)根据,可求出石块密度表达式。
11.【答案】(1)达到;右;便于测量力臂
(2)不相符;B
(3)不可以
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)由题意可知,杠杆处于静止状态,属于平衡状态,故此时杠杆达到平衡状态。
由图甲可知,杠杆左端下沉,右端偏高,所以想要杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向上翘的右端移动。
测量时,使杠杆在水平位置平衡,此时所挂钩码对杠杆产生的拉力的力臂在杠杆上,便于测量力臂的大小。
(2)杠杆平衡条件指的是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,而力臂是支点到力所在直线的距离,并不一定是支点到力作用点的距离,所以这个结论与杠杆平衡条件不相符。
如图乙、丙所示,杠杆在水平位置平衡,且拉力竖直作用在杠杆上,力臂在杠杆上,此时力臂等于力的作用点到支点的距离,所以为了进一步完善实验,得出普遍规律,应改变拉力的方向,使力臂不等于力的作用点到支点的距离,在杠杆平衡时,记录下拉力的大小,计算“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”是否还成立。
AC不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
(3)功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,功的单位是焦耳(J),而在杠杆平衡条件中,力与力臂垂直,所以力与力臂的乘积不是功,故不可以将表格中单位换成J。
【分析】(1)静止的杠杆是平衡的;调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节,水平平衡的杠杆,便于测量力臂;
(2)改变杠杆上拉力的方向,拉力的力臂变化,杠杆上的力臂不一定是杠杆上的长度;
(3)杠杆平衡时,是力和力臂的乘积,不是力和力的方向上移动距离的乘积。
12.【答案】(1)平衡;平衡螺母向左端移动
(2)3
(3)0.75;变大
(4)左侧小女孩向靠近支点方向移动或右侧小女孩向远离支点方向移动
【知识点】重力及其大小的计算;探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)物体处于平衡状态时,总保持静止或匀速直线运动状态不变,所以杠杆静止时,杠杆处于平衡状态。
如图,杠杆的左端上翘,右端下沉,平衡螺母要向上翘的右端移动,才能使杠杆在水平位置平衡,此时动力与阻力与杠杆垂直,力臂与杠杆重合,可以从杠杆上直接读出力臂的大小。
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,由杠杆平衡条件可得2G×3L=nG×2L
解得n=3,所以应在B处挂3个钩码。
(3)由题意知,每个钩码质量均为50g,钩码重为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
设杠杆的一个小格为L,弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆时,根据杠杆平衡条件可得2G×3L=F×4L
解得弹簧测力计的示数为
弹簧测力计在C处竖直向上拉时,拉力的方向竖直向上与杠杆垂直,动力臂等于支点到力的作用点的距离;当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,拉力的方向不再与杠杆垂直,动力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定时,动力臂变小,动力变大,所以弹簧测力计的示数变大。
(4)欲使如图丁所示静止的跷跷板发生转动,左侧的小女孩向靠近支点方向移动,减小力臂,使左侧的力与力臂的乘积变小;或者右侧的小女孩向远离支点方向移动,增大力臂,使右侧的力与力臂的乘积变大。
【分析】(1)静止的杠杆处于平衡状态;调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)根据杠杆的平衡条件,结合杠杆上力和力臂,计算未知的力,判断钩码;
(3)根据钩码重力和力臂,计算杠杆上测力计的拉力;杠杆上测力计倾斜时,力臂减小,拉力变大;
(4)杠杆上的力不变时,改变动力臂或阻力臂,可以实现杠杆平衡。
13.【答案】(1)右
(2)便于直接在杠杆上读出力臂的长度
(3)得到普遍规律
(4)
(5)6
(6)变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)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,使杠杆水平平衡。
(2)力臂是力的作用线到支点的垂直距离,当杠杆水平平衡时,便可以直接在杠杆上读出力臂的长度。
(3)一两次实验得出的结论可能会使实验结果具有偶然性,为了得到普遍的规律,往往需要进行多次实验。
(4)根据表格中的数据可知,杠杆平衡的条件为
三次实验均满足以上规律。
(5)设杠杆上一格的长度为1cm,一个钩码重1N,根据杠杆平衡条件可得
故为使杠杆重新平衡,应在B点挂6个钩码。
(6)弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,其力臂会随之减小,根据杠杆平衡条件可得,当和l1/不变,l2减小时,为了保持杠杆的平衡,会相应增大,所以弹簧测力计的示数将变大。
【分析】(1)调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)当杠杆水平平衡时,便可以直接在杠杆上读出力臂的长度;
(3)一两次实验得出的结论可能会使实验结果具有偶然性,为了得到普遍的规律,往往需要进行多次实验;
(4)杠杆平衡的条件为;
(5)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而确定钩码数量;
(6)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而确定弹簧测力计示数变化。
14.【答案】(1)左;便于从杠杆上直接读取力臂
(2)1
(3)变小
(4)寻找普遍规律
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)安装好杠杆,将其放到水平位置后松手,发现杠杆沿顺时针方向转动,左端上翘,则应将平衡螺母向左调节,直到杠杆在水平位置平衡;调节杠杆在水平位置平衡后,在左右两侧挂钩码时的动力和阻力的方向竖直向下,动力臂和阻力臂沿水平方向,这样就能保证力臂在杠杆上,方便测量力臂的长度。
(2)设杠杆上一格的长度为L,一个钩码的重力为G,根据杠杆平衡条件得
4G×3L=FC×6L
代入数据得4×0.5N×3L=FC×6L
解得FC=1N。
(3)始终垂直于杠杆向下拉弹簧测力计,则拉力的力臂不变,由图可知,杠杆顺时针转动时,阻力不变,阻力臂变短,则阻力与阻力臂的乘积变小,由杠杆平衡的条件可知,测力计的拉力将会变小。
(4)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次调节挂在支点两边钩码的个数和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力,动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过实验数据寻找普遍规律,使实验结论具有普遍性,避免偶然性。
【分析】(1)调节杠杠的水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节,便于测量力臂;
(2)根据杠杠上的力和力臂,计算未知的力的大小;
(3)杠杠上的动力臂不变,阻力臂减小,动力减小;
(4)探究杠杠平衡的规律时,多次实验可以探究普遍性。
15.【答案】(1)左
(2)2.4
(3)大
(4)=
(5);偏大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)由图可知,右侧偏重,为了使杠杆在水平位置平衡,可以调节右端的平衡螺母,使它向左移动。
(2)调节好的杠杆,如图乙,用弹簧测力向上拉动杠杆使其水平平衡,根据杠杆平衡条件可知
则弹簧测力计的读数为
(3)如图丙,当弹簧测力计由M位置倾斜至N位置时,动力臂减小,用力使杠杆在水平位置处于平衡,阻力臂、阻力不变,则弹簧测力计的示数将会变大。
(4)石块缓慢浸没在水中,石块将水挤出,让溢出的水流入小桶A中,此时小桶A中水的体积与石块的体积相同。
(5)将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端,移动小桶在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图戊所示,若不考虑小桶重力,根据杠杆平衡条件可知
又由可知
联立可得
若考虑小桶重力,根据杠杆平衡条件可知
可知测量石块的质量偏大,体积测量不变,石块的实际密度将比上述测量值偏大。
【分析】(1)调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而确定弹簧测力计读数;
(3)动力臂减小,阻力臂、阻力不变,则弹簧测力计的示数将会变大;
(4)石块缓慢浸没在水中,排开水的体积等于石块的体积;
(5)根据杠杆平衡条件,结合,求出密度大小;质量偏大,体积测量不变,实际密度将比测量值偏大。
1 / 1人教版物理八年级下第十二章12.1细化知识点同步练习———杠杆的平衡条件的探究(5)
一、实验探究题
1.(2022·丹东)“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)如图甲所示,杠杆处于静止状态。为方便测量   ,应向   (选填“左”或“右”)调节螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力,左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;把、、、的数据填入表格中。改变动力和动力臂的大小,相应调节阻力和阻力臂,再做几次实验,实验数据如下表所示;
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 0.5 0.3 1 0.15
2 1.5 0.1 3 0.05
3 3 0.1 1.5 0.2
分析表中的数据得到杠杆的平衡条件:   用、、、表示;
(3)如图乙所示,在   (选填“A”、“B”或“C”)点竖直   (选填“向上”或“向下”)拉时,可使杠杆保持水平位置平衡,此时杠杆属于省力杠杆;
(4)在完成实验后,小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示,轻质杠杆可绕点转动,它的中点挂有的重物,在杠杆右端用竖直向上的力   N,可使杠杆在水平位置平衡。
【答案】(1)力臂;右
(2)
(3)A;向上
(4)50
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用;探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)实验前为方便测量力臂,应将杠杆调节到水平位置平衡,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,右端偏高,这时应将平衡螺母向右端调节。
(2)分析表中的实验数据,发现:动力动力臂阻力阻力臂,用、、和分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆平衡条件可表示为
(3)要使杠杆属于省力杠杆,则动力臂应大于阻力臂,所以应该选择在A点施加向上的力。
(4)根据
可得
【分析】(1)水平平衡的杠杠,便于测量力臂;调节杠杠水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)根据多次实验,总结杠杠的平衡条件;
(3)当动力臂大于阻力臂时,是省力杠杆;动力使杠杠转动;
(4)根据杠杠的平衡条件,计算杠杠上未知的力。
2.(2022·朝阳)小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”:
(1)轻质杠杆静止时如图甲所示,可将左端的平衡螺母向   (选填“左”或“右”)调节,使其在水平位置平衡,这样操作的目的是便于测量   ;
(2)小明多次实验并记录数据如表,总结数据得出杠杆的平衡条件   ;
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1 0.1 2 0.05
2 2 0.15 1.5 0.2
3 3 0.05 1.5 0.1
(3)第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示,此时将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会   (选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”);
(4)如图丙所示,用弹簧测力计在A处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中,保持杠杆在水平位置平衡,则测力计的示数将   (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)右;力臂
(2)动力×动力臂=阻力×阻力臂
(3)右侧下降
(4)变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)由图可知,杠杆左端向下倾斜,则重心应向右移动,故应向右调节左端的平衡螺母,使其在水平位置平衡。
杠杆在水平位置平衡时,动力和阻力的力臂在杠杆上,在实验过程中便于直接读取力臂的长度。
(2)根据表中数据可得,每次实验时,动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积,所以总结数据得出杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)设一个钩码重为G,每一小格长为L,如图乙所示,将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格,则左端为4G×2L=8GL
右端为3G×3L=9GL
因为8GL<9GL,所以杠杆不能平衡,右端会下沉。
(4)如图丙所示,用弹簧测力计在A处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中,保持杠杆在水平位置平衡,这个过程中,阻力和阻力臂不变,拉力的力臂逐渐变小,所以拉力变大,故弹簧测力计的示数变大。
【分析】(1)为了便于测量力臂大小,调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
(3)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而杠杆的运动状态;
(4)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而弹簧测力计示数。
3.(2021·阜新)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码质量都相等。
(1)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆   (选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量   。
(3)如图乙所示,若在A位置挂两个钩码,现有三个钩码,需挂在杠杆O点右侧第   格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验,这样做的目的是   。
(5)如图丙所示,用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,其示数   (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)平衡
(2)力臂
(3)2
(4)避免结论的偶然性,得出普遍规律
(5)变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)因杠杆静止,故此时杠杆处于平衡状态。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量力臂。
(3)若杠杆在水平位置平衡,则此时杠杆左端力为2G,力臂为3,杠杆右端力为3G,则由杠杆原理可知,此时右端力臂为2,即需挂在杠杆O点右侧第2格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验,可以对多组数据进行分析,避免结论的偶然性,得出普遍规律。
(5)弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,动力臂变小,而阻力与阻力臂不变,故由杠杆原理可知,动力变大,即弹簧测力计示数变大。
【分析】(1)杠杆的平衡状态有两种,一种是静止,一种是匀速转动。
(2)调节杠杆平衡,杠杆的哪一端高就把平衡螺母往哪端调,最后使杠杆在水平位置平衡;杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂的大小;
(3)杠杆处于平衡状态,结合动力、动力臂、阻力、阻力臂,利用杠杆的平衡条件分析求解即可;
(4)在实验中,通过改变物体钩码的各数改变力的大小,通过改变钩码悬挂的位置改变力臂的大小;探究杠杆的平衡条件,应该改变钩码数量和悬挂位置,多次进行实验探究普遍规律;
(5)根据杠杆的平衡条件分析可得,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,所需要的动力就越小。
4.(2011·辽阳)小丽在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,使用了如图所示的装置.
(1)小丽将杠杆放在支架上后,呈如图所示的状态,则她应该将平衡螺母向   (填“左”或“右”)调节,使杠杆在   位置平衡.这样做的目的是   .
(2)调节好杠杆后,小丽将两个重均为0.5N的钩码挂在杠杆a处,又将弹簧测力计挂在杠杆b处的细线上,竖直向   (填“上”或“下”)拉弹簧测力计,能使杠杆再次平衡.操作时,小丽发现弹簧测力计读数太小,不能准确读数,请你帮她找出一种改进的方法:   .
(3)小丽通过实验获得了三组数据如下表.表中第3次实验中的阻力臂L2应为   cm;
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 2 6 3 4
2 3 5 5 3
3 4 4 8
分析上表中数据,得出杠杆的平衡条件是   .
【答案】(1)左;水平;便于测量力臂
(2)上;增加钩码数或将弹簧测力计向右移
(3)2;动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1×L1=F2×L2)
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】解:(1)杠杆不在水平位置平衡,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左端或右端的平衡螺母,杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,这样便于测量力臂.故答案为:左、水平、便于测量力臂.(2)重力的方向是竖直向下,因此应在b处竖直向上拉弹簧秤;弹簧秤读数偏小,不能准确读数,说明拉力的力臂太大,或是阻力太小,可以增加钩码数或将弹簧测力计向右移.故答案为:上、增加钩码数或将弹簧测力计向右移.(3)由前两次实验数据发现,杠杆平衡时:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1×L1=F2×L2);则第3次实验中,阻力臂L2= = =2cm.
故答案为:2、动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1×L1=F2×L2).
【分析】(1)杠杆的平衡条件实验中,为了便于测量力臂,要求通过调节杠杆两端的平衡螺母,直到杠杆在水平位置平衡;(2)动力和阻力对杠杆的作用是相反的,动力使杠杆转动,阻力阻碍杠杆转动,由此判断出弹簧测力计拉力的方向;当弹簧测力计示数小时,可以增大阻力或者减小动力臂.(3)由第1、2两次实验数据,归纳得出杠杆平衡时动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系,并根据这个规律求出第3次实验中的阻力臂.
5.(2021·本溪模拟)下面是探究“杠杆平衡条件”的实验过程,请回答下列问题:
(1)实验前要调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是方便测量   。
(2)如图甲所示,要想使杠杆在水平位置平衡,只需将支点   侧的钩码向右移动一格即可。通过改变力和力臂进行多次实验,收集到了如下表所示的数据,通过分析可以得出杠杆平衡的条件是:   。
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
(3)天平的实质是一个等臂杠杆,根据前面的探究可知,若在调节天平时将游码零后,指针指在分度盘中线的左侧(如图乙),则应向   调节平衡螺母才能使天平平衡,这个过程实际上是通过改变   (填“力”或“力臂”)使天平平衡的。
(4)如图丙所示,用天平测量物体质量的过程中将物体和砝码的位置放反了,若游码在零刻线处时天平平衡,则根据杠杆平衡条件判断,此时测量的结果与真实值相比会   (填“偏大”、“偏小”或“没有变化”)。
【答案】(1)力臂
(2)右;动力×动力臂阻力×阻力臂
(3)右;力臂
(4)没有变化
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)实验中必须使杠杆在水平位置平衡是为了便于测量力臂。
(2)一个钩码的重力是G,杠杆一格为l,由图甲可知,左端2G×2l=4Gl
右端G×3l=3Gl
将支点右侧的钩码向右移动一格,得到G×4l=4Gl
杠杆在水平位置平衡。
由表格中数据知,杠杆的平衡条件是动力×动力臂阻力×阻力臂。
(3)在调节天平时将游码零后,指针指在分度盘中线的左侧,则应向右调节平衡螺母才能使天平平衡,实际上杠杆右端的力臂变大,力和力臂的乘积变大,此时杠杆平衡,这个过程实际上是通过改变力臂使天平平衡的。
(4)天平测量物体质量的过程中将物体和砝码的位置放反了,若游码在零刻线处时天平平衡,根据杠杆平衡条件可以得到G砝码l=G物l
G砝码=G物
由G=mg可知m砝码=m物
此时测量的结果与真实值相比没有变化。
【分析】(1)实验前要调节杠杆在水平位置平衡,此时杠杆的重心通过支点,可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(2)根据杠杆平衡条件进行判断钩码移动的格数;杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)天平使用前的调节:调节平衡螺母时按指针左偏右调,右偏左调进行调节;力臂是支点到力的作用线的距离。
(4)天平称量质量时,游码在零刻线处时天平平衡,左盘的质量等于右盘质量。
6.(2021·阜新模拟)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,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)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆   (选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量   。
(3)乙图中杠杆恰好在水平位置平衡,若在A点下方再挂1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。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验。这样做的目的是   。
(5)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F    1N(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】(1)平衡
(2)力臂
(3)1
(4)避免结论的偶然性,得出普遍规律
(5)大于
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用;探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)杠杆静止或匀速转动叫杠杆的平衡,把杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于平衡状态。
(2)在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡,使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂。
(3)设杠杆的一个小格是l,一个钩码重为G,在A点下方再挂1个相同的钩码,根据杠杆平衡条件得4G×2l=2G×l2
所以l2=4l
所以需将B点的钩码向右移动1格,可以使杠杆水平位置平衡。
(4)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力,动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过实验数据总结实验结论,使实验结论具有普遍性,避免偶然性。
(5)当动力在D点斜向下拉(与水平方向成30°角)动力臂是
根据杠杆的平衡条件可得Fl1=4Gl2
>1N
【分析】(1)探究杠杆平衡条件时,平衡螺母向偏高的一侧调节,使杠杆水平平衡;
(2)杠杆水平平衡,便于测量力臂;
(3)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上所挂钩码个数;
(4)探究杠杆平衡条件时多次实验可以探究规律的普遍性;
(5)杠杆上的拉力和杠杆不垂直时,力臂变小,拉力变大。
7.(2017·大石桥模拟)如图甲所示,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,使杠杆在不挂钩码时,达到   位置平衡.
(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)实验时只有8个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图甲,当在A点挂4个钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡?   
(4)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:   .
(5)杠杆不处于水平位置能否平衡?甲乙意见不同.甲认为能平衡.于是他让每次杠杆倾斜时静止,做这个实验也得出了杠杆平衡条件.甲认为杠杆平衡不一定是水平的,这种说法对吗?   (选填对或错),甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实验的方案相比较,你认为哪个实验方案好,并说明理由:   实验方案好;理由是   .
【答案】(1)左;水平
(2)动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积;不合理;实验次数太少,结论具有偶然性
(3)在C点挂4个钩码或在D点挂3个钩码
(4)杠杆有自重
(5)对;乙;便于从杠杆上直接测出力臂
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)右端下沉,说明左端较高,则应将左边或右边的平衡螺母向左端调节,使杠杆在水平位置平衡;(2)设一个钩码重为G,杠杆上一个小格代表1cm,所以,4G×3cm=6G×2cm,杠杆平衡条件:F1L1=F2L2.只有一次实验总结实验结论是不合理的,一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性;(3)一个钩码重为G,杠杆上一个小格代表1cm,如图甲,当在A点挂4个钩码时,根据杠杆平衡条件应满足4G×3cm=4G×3cm或4G×3cm=3G×4cm,所以应在C点挂4个钩码或在D点挂3个钩码(4)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,所以测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符;(5)杠杆保持静止状态或匀速转动状态,杠杆就处于平衡状态,他让每次杠杆倾斜时静止,做这个实验也可以得出了杠杆平衡条件.杠杆在水平位置做实验时,动力和阻力方向在竖直方向,杠杆在水平位置平衡,便于从杠杆上直接测出力臂
故答案为:(1)左;水平(2)动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积;不合理;实验次数太少,结论具有偶然性(3)在C点挂4个钩码或在D点挂3个钩码(4)杠杆有自重(5)对;乙;便于从杠杆上直接测出力臂。
【分析】本题考查学生对探究杠杆平衡条件实验的掌握情况。会调节杠杆在水平位置平衡,便于从杠杆上直接测出力臂。会进行实验得到杠杆平衡条件:F1L1=F2L2。会处理实验中的误差:一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性;杠杆的重对杠杆平衡有影响。
8.(2016·丹东模拟)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,常用了如图所示的实验装置.
(1)调节平衡时,都应该使它在   位置平衡.根据图甲所示杠杆所处的物质,应将平衡螺母向   (填“右”或“左”)调节.
(2)挂上钩码,正确调节使杠杆再次平衡.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆   ,挂钩码位置所对应的刻度值就等于它的   .
(3)某同学在杠杆左、右两侧分别挂上不同数量的钩码,同时调节平衡螺母使杠杆平衡,你认为他们的做法是   (填“正确”或“不正确”)的.
(4)如图乙所示,在杠杆上A点悬挂两个钩码(每个钩码重0.5N),用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,测力计的拉力为   N;若改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将   (填“变大”“变小”或“不变”).
【答案】(1)水平;左
(2)垂直;力臂
(3)不正确
(4)0.75;变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)调节杠杆平衡时,应使杠杆在水平位置平衡;图中的杠杆左端高、右端低,说明此时杠杆的重心在支点右边,应将杠杆的重心向左移,所以应将平衡螺母向左调节,杠杆才能平衡;
(2)挂上钩码,正确调节使杠杆再次平衡.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆垂直,挂钩码位置所对应的刻度值就等于力臂;(3)某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,同时调节平衡螺母使杠杆平衡,他们的做法是错误的,原因是:此时再调节平衡螺母,杠杆的自重会对杠杆平衡产生影响;
(4)一个钩码的重是0.5N,设杠杆一个小格是L,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,1N×3L=FC×4L,解得:FC=0.75N;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.
故答案为:(1)水平;左;(2)垂直;力臂;(3)不正确;(4)0.75;变大
【分析】(1)杆左端高、右端低,应将平衡螺母向左调节;
(2)杠杆平衡时.此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆垂直,便于直接读取力臂;
(3)杠杆平衡后若再调节平衡螺母,杠杆的自重会对杠杆平衡产生影响;
(4)动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,根据杠杆平衡条件进行分析.
9.(2022八下·五华期末)如图所示是探究“杠杆平衡条件”的装置。
(1)杠杆静止时如图甲所示,此时杠杆处于    (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)实验前选择杠杆中点作为支点并调节杠杆在水平位置平衡的目的:避免杠杆    对实验造成的影响;
(3)如图乙所示,在B点挂2个钩码,发现杠杆不平衡,此时    (选填“能”或“不能”)再调节平衡螺母;
(4)实验过程中得到的相关数据记录在表中:
实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
根据以上数据得出杠杆平衡条件是    (用字母表示),多次实验的目的是    ;
(5)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改成用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从①位置转动到②位置时,其示数大小将    (填“变大”“变小”或“不变”),原因是    ;
(6)学习过杠杆知识后,小刘对托盘天平有了进一步的认识,下列从杠杆的角度对托盘天平的描述不正确的是 ____。
A.托盘天平的实质是一个等臂杠杆
B.调节游码使天平平衡,是通过改变力的大小来实现的
C.调节游码使天平平衡,是通过改变力臂的长短来实现的
D.通过增减砝码使天平平衡,是通过改变力的大小来实现的
【答案】(1)平衡
(2)自重
(3)不能
(4)F1l1=F2l2;探究杠杆平衡的条件时,多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据来分析得出规律,排除偶然性,寻找普遍规律。
(5)变大;力臂变短
(6)B
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,杠杆静止,此时杠杆处于平衡状态。
(2)实验时选择杠杆中点作为支点,则杠杆的重心在支点上,主要目的是避免杠杆的自重对实验探究的影响。
(3)在实验前,调节天平平衡时,需要通过螺母来调节,实验过程中不能在移动平衡螺母,只能通过调节力臂或力的大小来调节天平平衡。
(4)根据实验数据知,每次实验对应的动力×动力臂=阻力×阻力臂,所以可以得出杠杆的平衡条件是:F1l1=F2l2。
探究杠杆平衡的条件时,多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据来分析得出规律,排除偶然性,寻找普遍规律。
(5)保持B点不变,若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,弹簧测力计示数大小将变大。
(6)A.托盘天平的两盘到支点距离相等,两盘对横梁压力的力臂相等,它的实质是一个等臂杠杆,A符合题意,不符合题意;
BC.调节游码使天平平衡,游码对天平的作用力不变,是通过改变力臂的长短来实现的,没有改变力的大小,B不符合题意,符合题意,C符合题意,不符合题意;
D.通过增减砝码使天平平衡,是在力臂不变的情况下,通过改变力的大小来实现的,D符合题意,不符合题意。
故答案为:B。
【分析】(1)静止的杠杆处于平衡状态;
(2)水平平衡的杠杆,便于测量力臂,可以减小杠杆的自重对实验的影响;
(3)杠杆上挂上物体探究平衡规律时,不能调节平衡螺母;
(4)通过多次实验,可以探究杠杆平衡的规律;
(5)杠杆上的拉力倾斜时,力臂减小,拉力变大;
(6)调节天平平衡时,改变平衡螺母的位置,是改变了力臂使天平平衡。
10.(2022八下·长春期末)小王在学习完杠杆知识后,想利用杠杆和浮力知识测一石块的密度,设计实验如下,请你帮他完成本实验。
(1)取一个杠杆,调   使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图甲,将石块用细线拴住,挂在杠杆左侧A位置,将另一个物体挂在杠杆右侧,并调节物体的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,记下位置B,用刻度尺测出OB的距离,记作;
如图乙,将石块浸没水中,调节物体的位置,使杠杆再次在   ,记下物体的位置,用刻度尺测出的距离;
(3)由以上步骤可得,石块的密度:   (用、、水表示)。
【答案】(1)平衡螺母
(2)水平位置平衡
(3)
【知识点】设计实验测密度;浮力大小的计算;杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【解答】(1)如图甲,可以通过调节杠杆左、右两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。
(2)由于是根据杠杆平衡计算,第一次平衡在水平位置,那么第二次平衡也在水平位置,而且杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂。
(3)根据第一次杠杆平衡可知,石头的重力为
根据第二次杠杆平衡可知,杠杆左侧受到的拉力为
经整理可得
石头的体积为
石头的质量为
石头的密度为
【分析】(1)调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;
(3)根据,可求出石块密度表达式。
11.(2022八下·新会期末)如图所示是小红和小华同学探究“杠杆平衡的条件”的几个实验情景:
(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“没有达到”)平衡状态;若要使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向   调。调节杠杆在水平位置平衡,除了可以消除杠杆重力对实验的影响,在实验测量时还有一个优点,请你写出:   。
(2)杠杆调节好后,小红进行了两次实验,实验如图乙、丙所示。她测量出两边钩码的重力分别为动力和阻力,对应的作用点到支点的距离为和,并将数据记录在下表。
动力/N 阻力/N 支点到动力作用点的距离/m 支点到阻力作用点的距离/m
1 0.5 0.15 0.3 0.15 0.15
1.5 1 0.2 0.3 0.3 0.3
记录数据后,同桌的小华根据数据得出如下结论:“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”,这个结论与杠杆平衡条件   (选填“相符”或“不相符”)。为了进一步完善实验,得出普遍规律,小红接下来的做法应该是   
A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点
(3)复习了功的知识后,小红回看之前杠杆记录的数据,她想能否将表格中单位换成J?根据功的定义,你觉得可以换吗?   (选填“可以”或“不可以”)。
【答案】(1)达到;右;便于测量力臂
(2)不相符;B
(3)不可以
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)由题意可知,杠杆处于静止状态,属于平衡状态,故此时杠杆达到平衡状态。
由图甲可知,杠杆左端下沉,右端偏高,所以想要杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向上翘的右端移动。
测量时,使杠杆在水平位置平衡,此时所挂钩码对杠杆产生的拉力的力臂在杠杆上,便于测量力臂的大小。
(2)杠杆平衡条件指的是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,而力臂是支点到力所在直线的距离,并不一定是支点到力作用点的距离,所以这个结论与杠杆平衡条件不相符。
如图乙、丙所示,杠杆在水平位置平衡,且拉力竖直作用在杠杆上,力臂在杠杆上,此时力臂等于力的作用点到支点的距离,所以为了进一步完善实验,得出普遍规律,应改变拉力的方向,使力臂不等于力的作用点到支点的距离,在杠杆平衡时,记录下拉力的大小,计算“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”是否还成立。
AC不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
(3)功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,功的单位是焦耳(J),而在杠杆平衡条件中,力与力臂垂直,所以力与力臂的乘积不是功,故不可以将表格中单位换成J。
【分析】(1)静止的杠杆是平衡的;调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节,水平平衡的杠杆,便于测量力臂;
(2)改变杠杆上拉力的方向,拉力的力臂变化,杠杆上的力臂不一定是杠杆上的长度;
(3)杠杆平衡时,是力和力臂的乘积,不是力和力的方向上移动距离的乘积。
12.(2022八下·路南期末)探究杠杆平衡条件的实验装置如图所示:
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,此时杠杆处于   (选填“平衡”或“非平衡”)状态;要想从杠杆上直接读出力臂的大小,接下来的操作是   ;
(2)如图乙所示,在杠杆右边B处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左边的A处挂   个相同的钩码;
(3)如图丙所示,若每个钩码质量均为50g,用弹簧测力计在C点向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为   N(g取10N/kg)。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,为使杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的示数   (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(4)杠杆在生活中有很多应用。现欲使如图丁所示静止的跷跷板发生转动,小女孩可采取的做法是   。
【答案】(1)平衡;平衡螺母向左端移动
(2)3
(3)0.75;变大
(4)左侧小女孩向靠近支点方向移动或右侧小女孩向远离支点方向移动
【知识点】重力及其大小的计算;探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)物体处于平衡状态时,总保持静止或匀速直线运动状态不变,所以杠杆静止时,杠杆处于平衡状态。
如图,杠杆的左端上翘,右端下沉,平衡螺母要向上翘的右端移动,才能使杠杆在水平位置平衡,此时动力与阻力与杠杆垂直,力臂与杠杆重合,可以从杠杆上直接读出力臂的大小。
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,由杠杆平衡条件可得2G×3L=nG×2L
解得n=3,所以应在B处挂3个钩码。
(3)由题意知,每个钩码质量均为50g,钩码重为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
设杠杆的一个小格为L,弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆时,根据杠杆平衡条件可得2G×3L=F×4L
解得弹簧测力计的示数为
弹簧测力计在C处竖直向上拉时,拉力的方向竖直向上与杠杆垂直,动力臂等于支点到力的作用点的距离;当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,拉力的方向不再与杠杆垂直,动力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定时,动力臂变小,动力变大,所以弹簧测力计的示数变大。
(4)欲使如图丁所示静止的跷跷板发生转动,左侧的小女孩向靠近支点方向移动,减小力臂,使左侧的力与力臂的乘积变小;或者右侧的小女孩向远离支点方向移动,增大力臂,使右侧的力与力臂的乘积变大。
【分析】(1)静止的杠杆处于平衡状态;调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)根据杠杆的平衡条件,结合杠杆上力和力臂,计算未知的力,判断钩码;
(3)根据钩码重力和力臂,计算杠杆上测力计的拉力;杠杆上测力计倾斜时,力臂减小,拉力变大;
(4)杠杆上的力不变时,改变动力臂或阻力臂,可以实现杠杆平衡。
13.(2022八下·古冶期末)小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向   (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是   。
(3)在杠杆两端挂加钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂。多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是   。
(4)小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是   。
(5)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个钩码,如图乙所示,为使杠杆重新平衡,应在B点挂   个钩码。
(6)如图丙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将   (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)右
(2)便于直接在杠杆上读出力臂的长度
(3)得到普遍规律
(4)
(5)6
(6)变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)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,使杠杆水平平衡。
(2)力臂是力的作用线到支点的垂直距离,当杠杆水平平衡时,便可以直接在杠杆上读出力臂的长度。
(3)一两次实验得出的结论可能会使实验结果具有偶然性,为了得到普遍的规律,往往需要进行多次实验。
(4)根据表格中的数据可知,杠杆平衡的条件为
三次实验均满足以上规律。
(5)设杠杆上一格的长度为1cm,一个钩码重1N,根据杠杆平衡条件可得
故为使杠杆重新平衡,应在B点挂6个钩码。
(6)弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,其力臂会随之减小,根据杠杆平衡条件可得,当和l1/不变,l2减小时,为了保持杠杆的平衡,会相应增大,所以弹簧测力计的示数将变大。
【分析】(1)调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)当杠杆水平平衡时,便可以直接在杠杆上读出力臂的长度;
(3)一两次实验得出的结论可能会使实验结果具有偶然性,为了得到普遍的规律,往往需要进行多次实验;
(4)杠杆平衡的条件为;
(5)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而确定钩码数量;
(6)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而确定弹簧测力计示数变化。
14.(2022八下·迁安期末)下图是小红在“探究杠杆平衡条件”的实验中出现的实验现象及操作过程的片段:
(1)如图甲,小红在实验前将杠杆放到水平位置后松手,发现杠杆在竖直平面内沿顺时针方向转动,则她应将平衡螺母向   (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是:   ,并消除杠杆自重对实验的影响;
(2)如图乙,当小红在A处下方挂4个钩码时,调节B处所挂钩码的数量使杠杆在水平位置再次平衡后,又去掉了B处的钩码,改用弹簧测力计钩在C处对杠杆施加拉力,也能使杠杆恢复水平平衡,此时她用的最小的拉力大小应为   N(已知每个钩码的重力均为0.5 N);
(3)后来她始终垂直于杠杆向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定的角度,如图丙所示。此过程中,弹簧测力计拉力的大小   (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)在实验中她通过多次调节支点两端钩码的个数及悬挂的位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是   (选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
【答案】(1)左;便于从杠杆上直接读取力臂
(2)1
(3)变小
(4)寻找普遍规律
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)安装好杠杆,将其放到水平位置后松手,发现杠杆沿顺时针方向转动,左端上翘,则应将平衡螺母向左调节,直到杠杆在水平位置平衡;调节杠杆在水平位置平衡后,在左右两侧挂钩码时的动力和阻力的方向竖直向下,动力臂和阻力臂沿水平方向,这样就能保证力臂在杠杆上,方便测量力臂的长度。
(2)设杠杆上一格的长度为L,一个钩码的重力为G,根据杠杆平衡条件得
4G×3L=FC×6L
代入数据得4×0.5N×3L=FC×6L
解得FC=1N。
(3)始终垂直于杠杆向下拉弹簧测力计,则拉力的力臂不变,由图可知,杠杆顺时针转动时,阻力不变,阻力臂变短,则阻力与阻力臂的乘积变小,由杠杆平衡的条件可知,测力计的拉力将会变小。
(4)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次调节挂在支点两边钩码的个数和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力,动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过实验数据寻找普遍规律,使实验结论具有普遍性,避免偶然性。
【分析】(1)调节杠杠的水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节,便于测量力臂;
(2)根据杠杠上的力和力臂,计算未知的力的大小;
(3)杠杠上的动力臂不变,阻力臂减小,动力减小;
(4)探究杠杠平衡的规律时,多次实验可以探究普遍性。
15.(2022八下·高邑期末)“探究杠杆平衡条件”的实验中,把杠杆的中点支在支架上。杠杆停在如图甲所示的位置。
(1)为了使杠杆在水平位置平衡,可以调节右端的平衡螺母,使它向   (填 “左”或“右”)移动;
(2)调节好的杠杆,如图乙,用弹簧测力向上拉动杠杆使其水平平衡,若每个钩码重为2N,则弹簧测力计的读数为   N;
(3)如图丙,当弹簧测力计由M位置倾斜至N位置时,用力使杠杆在水平位置处于平衡,弹簧测力计的示数将会变   ;
(4)小明想利用杠杆测石块密度,在溢水杯中装满水,如图丁所示,将石块缓慢浸没在水中。让溢出的水流入小桶A中,此时小桶A中水的体积   石块的体积(选填“>”“=”或“<”);
(5)(拓展)将石块从溢水杯中取出,擦干后放入另一相同小桶B中,将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端,移动小桶在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图戊所示,此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm,若不考虑小桶重力,则石块密度的测量值为   kg/m3;若考虑小桶重力,石块的实际密度将比上述测量值   (选填偏大、不变、偏小)。
【答案】(1)左
(2)2.4
(3)大
(4)=
(5);偏大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1)由图可知,右侧偏重,为了使杠杆在水平位置平衡,可以调节右端的平衡螺母,使它向左移动。
(2)调节好的杠杆,如图乙,用弹簧测力向上拉动杠杆使其水平平衡,根据杠杆平衡条件可知
则弹簧测力计的读数为
(3)如图丙,当弹簧测力计由M位置倾斜至N位置时,动力臂减小,用力使杠杆在水平位置处于平衡,阻力臂、阻力不变,则弹簧测力计的示数将会变大。
(4)石块缓慢浸没在水中,石块将水挤出,让溢出的水流入小桶A中,此时小桶A中水的体积与石块的体积相同。
(5)将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端,移动小桶在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图戊所示,若不考虑小桶重力,根据杠杆平衡条件可知
又由可知
联立可得
若考虑小桶重力,根据杠杆平衡条件可知
可知测量石块的质量偏大,体积测量不变,石块的实际密度将比上述测量值偏大。
【分析】(1)调节杠杆水平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;
(2)根据杠杆的平衡条件,计算杠杆上的力的大小,进而确定弹簧测力计读数;
(3)动力臂减小,阻力臂、阻力不变,则弹簧测力计的示数将会变大;
(4)石块缓慢浸没在水中,排开水的体积等于石块的体积;
(5)根据杠杆平衡条件,结合,求出密度大小;质量偏大,体积测量不变,实际密度将比测量值偏大。
1 / 1