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第4节 简单机械-杠杆2 实验探究与动态平衡
考点四、求最大动力臂和最小动力
由F1 x L1=F2 x L2知，当阻力、阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，动力臂最长时，动力最小。要求最小动力，应先求最大动力臂。
(1)找最大动力臂的方法:
①动力作用点确定时，支点到动力作用点的线段长即为最大动力臂；
②动力作用点没有确定时，应看杠杆上哪一点离支点最远，则这一点到支点线段长即为最大动力臂。
(2)最小动力的作法:
①作出最大动力臂(即连接支点与最远点作为最大动力臂)；
②过动力作用点作最大动力臂的垂线，根据实际情况确定动力方向。
(3)若动力臂和阻力一定时，由杠杆平衡条件可知，阻力臂最小时，动力最小。
典例1：（2023九上·杭州期末）一直角轻棒ABO，可绕O点自由转动，AB＝30cm，OB＝40cm，现在OB中点C处挂一重物G＝100N，试画出：
（1）欲使OB在与墙面垂直的位置上保持平衡，在图中画出最小力F。
（2）力最小时它的力臂L= 米。
（3）求出最小力F大小。
变式1：按照题目要求作图
（1）用滑轮组提升重物，请在图甲中画出拉力的绳子的绕法。(不计动滑轮、绳重和摩擦)
（2）如图乙所示，0为杠杆AC的支点，在B处挂一小球，AO=OB=BC，为使杠杆在水平位置平衡，画出施加在杠杆上最小动力F 的力臂L，并标出F 的方向。
变式2：如图，要把一圆木推上台阶。
（1）下面四种推法中，哪种方法所需推力最小_______（填序号）。
（2）已知圆木重为G，半径为R，台阶高度为 ，则最小的推力为__________。
变式3：（2023·杭州模拟）如图甲所示是生活中常见的壁灯，图乙是根据壁灯建立的杠杆模型。查阅壁灯说明书，得知壁灯与支架总质量为6.0千克，B为支架ADC上一点，测得壁灯与支架总重力的作用线经过B点，BD=35厘米，DA=30厘米，DC=40厘米，DC垂直于AD。
（1）若以D点为支点，请计算上方螺丝钉A受到墙面垂直的力F.有多大
（2）若在安装壁灯时需要使壁灯绕A点逆时针转动，请画图施加的最小动力F1，并计算至少为多大
考点五、杠杆平衡的条件（实验探究）
实验步骤:
A.调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
B.如图所示，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡。这时杠杆两边受到钩码的作用力的大小都等于钩码重力的大小。
把支点右方的钩码的重力当成动力F1，支点左方的钩码的重力当成阻力F2；用刻度尺测量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的数值填入实验表格中。
C.改变力和力臂的数值，再做两次实验，将结果填入实验表格中。
分析与论证:分析实验数据，可知杠杆平衡时，如果动力臂比阻力臂大，则动力比阻力小；动力臂比阻力臂小，则动力比阻力大。如果把每次实验的动力与动力臂相乘，阻力与阻力臂相乘，虽然各次实验的乘积不相同，但每次实验中动力与动力臂的乘积跟阻力与阻力臂的乘积相等，即动力x动力臂=阻力x阻力臂，用公式表示为F1 x L1=F2 x L2
典例1：（2025九上·余姚期末）如图为一种“杠杆力臂演示仪”，杠杆 AOB可绕 O 点(螺母)转动，OA=2OB，G1=12N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。
（1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为 牛；
（2）松开螺母保持 OA 不动，使OB 向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕 O 点转动的杠杆 ，保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2的悬挂点应该移动至 点处(填“①”、 “②”或“③”)。若不移动G2的悬挂点， 则A端将 (填“上升”或“下降”) 。
（3）将一个弹簧测力计用轻质细绳挂在B'处，且拉力 F垂直OB'，要使杠杆在图丙位置保持平衡，拉力F的大小为 牛。
变式1：（2023九上·余姚月考）如图甲所示是小明探究“杠杆的平衡条件”的实验。
（1）保持图甲中左边钩码的个数和位置不变，在右端用弹簧测力计竖直向下拉杠杆。弹簧测力计从 D 点向支点 O 移动过程中 （未到 O点），杠杆始终保持水平平衡，大致可以反映拉力 F的大小随它的力臂 l变化的关系的是：____；
A． B． C． D．
（2）小华利用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水平平衡状态时，测出的拉力大小都与小明所得的杠杆平衡条件不相符。其原因是： ；
变式2：（2024九上·杭州期中）在探究“杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）为了便于直接读出力臂的大小，应对图甲杠杆进行的操作是 ；
（2）如图乙所示，杠杆上每格均匀等距，每个钩码的质量都相同，若在C位置挂4个钩码，在D处挂 个钩码，仍可使其在水平位置平衡；
（3）如图丙所示，用弹簧测力计代替钩码，保持所挂钩码位置不变，不断改变弹簧测力计的作用点和拉力的大小，使杠杆始终在水平位置平衡，绘制出弹簧测力计的拉力F与其力臂L的图像如图丁所示，图像中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积（如图丁中阴影部分） （选填“相等”或“不等”），其原因是 。
变式3：（2024九上·杭州期中）杆秤在古籍中被称为“权衡器”，是我国从古代沿用至今的称量工具。《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。小科利用如图所示装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验，并制作了一把杆秤。完成下列问题：
（1）实验前，把杠杆的中点置于支架上，杠杆静止在图甲所示的位置，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向 调节；
（2）调平后，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，杠杆重新在水平位置平衡，如图乙所示。多次实验收集实验数据如下表所示，分析数据可总结出杠杆的平衡条件是 （以符号表示）；
次数 动力/N 动力臂/cm 动力/N 阻力臂/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（3）小科根据杠杆知识制作了图丙所示杆秤。使用时，将待称量的物体挂在秤钩上，用手提起B或C处的秤纽，移动秤在秤杆上的位置，使秤杆达到水平平衡时即可读出待称物体的质量。已知秤砣质量为200克，秤砣最远可移至E点（秤杆和秤钩的质量忽略不计），秤杆上各点长度如图丙所示。请分析回答：
①使用不同的秤纽，杆秤的称量范围和精确度是不同的，选择秤纽 （选填“B”或“C”），杆秤的称量更精确；
②使用小科设计杆秤的最大称量是 千克。
典例1：（2024九上·临海期末）某同学锻炼时，双脚并拢，脚尖触地，脚后跟踮起，手掌支撑在竖直墙壁上，手臂水平，如图所示。A为人体重心所在位置，此时墙壁对手掌的支持力为，不计墙壁对手掌的摩擦力。
（1）该同学自重600N，则墙壁对人的支持力为 N。
（2）若增大脚尖与墙壁的距离，手臂仍然水平支撑在墙壁上，则支持力F的变化是 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
变式1：（2024九上·武义月考）如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示．位置缓慢提起至虚线位置的过程中（ ）
A．F的力臂变小，F的大小变大 B．F的力臂变大，F的大小变小
C．重力G与它的力臂乘积保持不变 D．重力G与它的力臂乘积变大
变式2：（2023九上·义乌月考）如图所示，在A点分别作用的四个力中，能使杠杆处于平衡状态的最小力 ，若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中拉力F将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）
变式3：（2023九下·杭州月考）一轻质杠杆OAB可绕O点转动，物重G＝20N的物体挂在中点A。（1）如图甲所示，杠杆在水平位置平衡时，求F；
（2）用竖直向上的动力F1缓慢提起杠杆至图乙所示位置，请画出动力臂l1和阻力臂l2；
（3）利用几何知识证明：F1＝F。
1.（2022九上·宁波月考）有一根一端粗一端细的木棒，用绳子拴住木棒的O点，将它悬挂起来，恰好处于水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（ ）
A.粗细两端一样重 B.粗端较重 C.细端较重 D.无法判定
2.（2023九上·余姚期末）如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆（ ）
A．始终是省力杠杆
B．始终是费力杠杆
C．先是省力的，后是费力的
D．先是费力的，后是省力的
3.如图AB为一可绕O点转动的杠杆，在A端通过绳子作用一个拉力，使杠杆平衡，保持重物不动，而使绳绕A点沿图中虚线缓慢逆时针转动，则F（ ）
A.先变大后变小 B.先变小后变大 C.不变 D.无法判断
4.（2022九上·鄞州期中）如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢匀速地由位置A拉至位置B，在这个过程中力F的大小将( )
A.变大 B.不变 C.变小 D.先变大后变小
5．用好科学知识有利于轻松出行。如图所示为小科使用的拉杆旅行箱，装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点，在A 点沿图示方向施加拉力 F 使旅行箱保持静止。
（1）其他条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力 F 会 (填“增大”“不变”或“缩小”)。
（2）生活中常把箱内物体整体的重心以 (填“B→B'”或“B'→B”)转移，在其他条件不变时，拉力 F 会减小。
6．（2025九上·鄞州月考）如图为油厂的油桶，空桶质量为65kg，油桶高为1.2m，底部直径为0.5m，据此回答。
（1）某次装卸中，小明需要将直立的空油桶（如图甲）沿D点推翻。在推翻油桶过程中，小明至少需要对油桶做功 焦，
（2）若小明将直立的空油桶（如图甲）沿D点推翻，所需的最小力；将翻倒的空油桶（如图乙）重新竖起所用的最小力为，那么， （选填“大于”、“等于”或“小于”）。
7.（2022九上·西湖期中）如图所示，一根粗细均匀的轻质杠杆AOBC按图水平放置（支点在O点），其各段的长度关系为AO:BO:BC=4:3:4，重量为G的物体竖直悬挂在A点，
（1）请在图上画出使杠杆水平平衡的最小力的示意图。
（2）请根据杠杆平衡条件分析，（1）中最小力F=________G。
（3）若考虑到粗细均匀杠杆的实际重力存在，则（2）中最小力的实际大小F实________（“大于”、“等于”、“小于”）F 。
8．（2024九下·义乌开学考）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 旋（选填“左“或“右”）。
（2）如图b所示，在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上 个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
9.（2023·衢江模拟）小科利用粗细均匀轻质细杆、钩码、螺母等材料自制简易杠杆进行实验。
（1）杠杆两端的螺母作用是 。
（2）如图乙，若用力作用在A点，使杠杆水平平衡，画出施加最小力的示意图。
（3）如图丙，小科实验时在杠杆两端叠放上不同数量的新制五角硬币，杠杆仍在水平位置平衡，用刻度尺测出L1和L2的长度，根据杠杆平衡条件他认为2L1=3L2。老师指出他的判断是错误的，他的错误在于 。
10.（2022·浙江宁波·九年级期末）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小科同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于___________（填 “平衡”或“不平衡”）状态。
（2）杠杆在水平位置平衡后，小科按照图乙所示的实验方案，在杠杆上分别施加动力、阻力，并使杠杆在水平位置重新平衡，记录动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2在下表中。
实验序号 F1 L1 F2 L2
1 2 3 2 3
2 3 4 3 4
3 4 2 4 2
该小组同学分析比较表中数据后，发现可以得出多个不同的结论。他们经过思考，认为图乙所示的方案存在缺陷。你认为图乙所示方案的缺陷是：___________。
（3）小科重新多次实验后，根据所得数据绘制成如图丙所示的L2和F2的关系图像。他发现这和数学课上学过的反比例函数y=kx的图像很相似。为了进一步确定L2和F2的函数关系，他应该利用以上数据作L2和___________之间的关系图像。
（4）小科想利用杠杆的平衡条件来测量均匀刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图丁所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡，记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m=___________（用题目中所给物理量表示）。
11．（2023·杭州模拟）由于弹簧秤的量程过小，某科学兴趣小组设计了如图所示的实验方案去测量石块的重力以及液体的密度，当杠杆（自身重力不计）处于水平静止状态时，小明测量获取的实验数据如下表所示：
金属块的体积/厘米3 弹簧秤的示数/牛 OB的长度 OA的长度
物体处于空气中（如图甲） 150 1.8 30 10
物体浸没在液体中（如图乙） 150 1.2 30 10
（1）为了完成本实验，除弹簧秤外，还需要的测量工具有 。
（2）根据图甲以及表中的数据可求得石块的重力为 牛。
（3）根据图乙以及表中的实验数据，计算容器中液体的密度 。（请写出计算过程）
12.某同学制作了直接测量液体密度的“密度天平”．其制作过程和原理如下：如图甲所示，选择一个长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位罝平衡；在左侧离支点10cm的位罝A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器．右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。
【测量过程】将下对实验空白处补充完整：
（1）调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向________端调节（填“左”或“右”）；测量液体时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位罝直接读出液体密度。
（2）当容器中没有液体时，钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距离支点O________cm。
（3）若测量某种液体的密度时，钩码在距离支点右侧31cm处，则此种液体的质量为________g，液体的密度为________g/cm3。
（4）若此“密度天平“的量程不够大，可以采用________的方法增大量程（写出一种即可）。
（5）【拓展应用】若杠杆足够长，用此“密度天平”还可以测量固体的密度．先在容器中加满水，再将待测固体轻轻浸没在水中，溢出部分水后，调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，测出钩码离支点O的距离为56cm；用量筒测出溢出水的体枳如图乙所示，则固体的密度为________g/cm3（已知ρ水=1.0g/cm3）。
13．（2022·浙江金华·九年级期末）如图所示，小科同学利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位N）等实验器材“探究杠杆的平衡条件”，一起完成以下问题：
（1）在挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆___________（填“已达到”或“未达到”）平衡状态，接下来应将杠杆两端的平衡螺母向___________（填“左”或“右”）调，使杠杆在水平位置平衡；
（2）移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙）。若在A、B下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆___________（填“左”或“右”）端将下沉；
（3）图丙是已经调节平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上按使杠杆在水平位置重新平衡，则所挂钩码的位置和重力分别是___________（填字母编号）
A．A处挂3N B．A处挂2N C．B处挂3N D．B处挂2N
（4）如图丁所示为农村经常用来测量物体的质量的杆秤，它是利用杠杆原理来制作的。称量是把货物挂在A点。手提着B或C点，调节D点秤砣的位置使秤杆在水平位置平衡，对应秤杆上D点的读数就是货物的质量了。在使用时，为了称量质量较大的货物，手应该提着___________（填“B”或“C”）点的绳子；若秤砣有磨损，则所测物体的质量将___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
14．（2025九上·义乌期末）如图甲是小明根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。
（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是 (只填序号)
A． 将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处
B． 将天平放在水平台面上
C． 将待测物体放在天平左侧的置物盘中
D． 调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
E． 移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
F． 由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的 侧(填“左”或“右”)；
（3）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知OP=a，OQ=b，ON=c，钩码质量为m，则待测物体的质量M= (用已知量来表示)
15．（2022九上·金华月考）杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。
【制作步骤】
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A"处；
③系秤纽：在秤杆的“B"处系上绳子：
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；
⑤定刻度……
【交流评价] 】
（1）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向 侧移动；
（2）步骤④标零线的目的是 ；
（3）给杆秤定刻度时，小思采用以下的方法：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份。依次标上相应刻度。你认为她的方法是否合理并简单说明理由 。
16．（2022·浙江中考真题）项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小；根据密度公式 ，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
（1）杆秤的工作原理是___________；
【产品制作】
器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。
步骤：
①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；
②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度；
③杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“___________？___________”刻度（单位g/cm3）；
④以AB两点之间长度的为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。
（2）在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往___________侧移动；
（3）步骤③中，秤砣悬挂点B标记的刻度值应为___________；
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
（4）为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是___________。
A．把秤纽位置往远离秤钩一侧移动 B．减小秤砣的质量
C．减少加入杯中的液体体积 D．换用更细的秤杆
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第4节 简单机械-杠杆2 实验探究与动态平衡
考点四、求最大动力臂和最小动力
由F1 x L1=F2 x L2知，当阻力、阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，动力臂最长时，动力最小。要求最小动力，应先求最大动力臂。
(1)找最大动力臂的方法:
①动力作用点确定时，支点到动力作用点的线段长即为最大动力臂；
②动力作用点没有确定时，应看杠杆上哪一点离支点最远，则这一点到支点线段长即为最大动力臂。
(2)最小动力的作法:
①作出最大动力臂(即连接支点与最远点作为最大动力臂)；
②过动力作用点作最大动力臂的垂线，根据实际情况确定动力方向。
(3)若动力臂和阻力一定时，由杠杆平衡条件可知，阻力臂最小时，动力最小。
典例1：（2023九上·杭州期末）一直角轻棒ABO，可绕O点自由转动，AB＝30cm，OB＝40cm，现在OB中点C处挂一重物G＝100N，试画出：
（1）欲使OB在与墙面垂直的位置上保持平衡，在图中画出最小力F。
（2）力最小时它的力臂L= 米。
（3）求出最小力F大小。
【答案】（1）解：由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图所示：
（2）0.5
（3）设在A点需加最小的力为F，并使F的方向垂直于OA，
由勾股定理可得，OA＝ ＝ ＝50cm，
根据杠杆的平衡条件F OA＝G OC，得：F＝ ＝40N
【解析】（1）在杠杆上，当以支点到物体上最远点之间的长度为力臂时最长，此时最省力。
（2）根据勾股定理计算出最长的力臂；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
【解答】（2）根据图片可知，力最小时的力臂为OA，它是直角三角形ABC的斜边；
根据勾股定理得到： OA＝ ＝ ＝50cm =0.5m。
变式1：按照题目要求作图
（1）用滑轮组提升重物，请在图甲中画出拉力的绳子的绕法。(不计动滑轮、绳重和摩擦)
（2）如图乙所示，0为杠杆AC的支点，在B处挂一小球，AO=OB=BC，为使杠杆在水平位置平衡，画出施加在杠杆上最小动力F 的力臂L，并标出F 的方向。
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）根据题意确定承担重力的绳子段数n，根据“奇动偶定”的规律确定绳头的位置，按照从内到外的顺序完成缠绕即；
（2）当以支点到力的作用点之间的线段为动力臂时最长，此时最省力。
【解答】（1）根据 可知，承担重力的绳子段数n=3，则绳头应该在动滑轮上，按照从下倒上，从内到外的顺序缠绕如下：
（2）根据图片可知，O点为支点，OC的长度大于OA，则以OC为动力臂时最长，此时动力最小。即通过C点作OC的垂线，在向上的方向上表上箭头表示最小的动力即可，如下图所示：
变式2：如图，要把一圆木推上台阶。
（1）下面四种推法中，哪种方法所需推力最小_______（填序号）。
（2）已知圆木重为G，半径为R，台阶高度为 ，则最小的推力为__________。
【答案】D
【解析】(1)[1]如题干图示知道，把一圆木推上台阶，可视为一个杠杆，其支点为圆木与台阶的接触点，四种推法中，阻力和阻力臂都相等，D图中动力臂最大，由杠杆平衡条件知道，D图中的方法所需推力最小。故选D。
(2)[2]由下图所示知道，圆木重力为G，圆木半径为R，台阶的高度为，
由杠杆平衡条件知道，由此解得最小推力
变式3：（2023·杭州模拟）如图甲所示是生活中常见的壁灯，图乙是根据壁灯建立的杠杆模型。查阅壁灯说明书，得知壁灯与支架总质量为6.0千克，B为支架ADC上一点，测得壁灯与支架总重力的作用线经过B点，BD=35厘米，DA=30厘米，DC=40厘米，DC垂直于AD。
（1）若以D点为支点，请计算上方螺丝钉A受到墙面垂直的力F.有多大
（2）若在安装壁灯时需要使壁灯绕A点逆时针转动，请画图施加的最小动力F1，并计算至少为多大
【答案】（1）以D点为支点，DA=30cm，DB=35cm，
灯的重力为：G=mg=6kg×10N/ kg=60N，
根据杠杆平衡条件：DA×FA-DB×G，即30cm×FA=35cm×60N，解得，FA=70N
（2）由题意可知壁灯绕A点逆时针转动A点为支点，则AC为最长的动力臂，根据杠杆平衡条件可知动力臂最长时，动力最小，
根据勾股定理可得：AC=
根据杠杆平衡条件可得F1×AC=DB×G 即
【解析】（1）根据图乙可知，D为杠杆的支点，灯的重力相当于阻力，阻力臂为DB；墙壁对A的作用力相当于动力，动力臂为AD，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
（2）壁灯绕A点逆时针转动A点为支点，则AC为最长的动力臂，根据杠杆平衡条件可知动力臂最长时，动力最小。首先根据勾股定理计算出AC的长度，再根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
考点五、杠杆平衡的条件（实验探究）
实验步骤:
A.调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
B.如图所示，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡。这时杠杆两边受到钩码的作用力的大小都等于钩码重力的大小。
把支点右方的钩码的重力当成动力F1，支点左方的钩码的重力当成阻力F2；用刻度尺测量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的数值填入实验表格中。
C.改变力和力臂的数值，再做两次实验，将结果填入实验表格中。
分析与论证:分析实验数据，可知杠杆平衡时，如果动力臂比阻力臂大，则动力比阻力小；动力臂比阻力臂小，则动力比阻力大。如果把每次实验的动力与动力臂相乘，阻力与阻力臂相乘，虽然各次实验的乘积不相同，但每次实验中动力与动力臂的乘积跟阻力与阻力臂的乘积相等，即动力x动力臂=阻力x阻力臂，用公式表示为F1 x L1=F2 x L2
典例1：（2025九上·余姚期末）如图为一种“杠杆力臂演示仪”，杠杆 AOB可绕 O 点(螺母)转动，OA=2OB，G1=12N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。
（1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为 牛；
（2）松开螺母保持 OA 不动，使OB 向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕 O 点转动的杠杆 ，保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2的悬挂点应该移动至 点处(填“①”、 “②”或“③”)。若不移动G2的悬挂点， 则A端将 (填“上升”或“下降”) 。
（3）将一个弹簧测力计用轻质细绳挂在B'处，且拉力 F垂直OB'，要使杠杆在图丙位置保持平衡，拉力F的大小为 牛。
【答案】（1）24
（2）②；下降
（3）24
【解析】（1）根据杠杆平衡条件结合 OA=2OB 进行计算。
（2）力臂：从支点出发作力的作用线的垂线即为该力的力臂，正确判断力的力臂，再结合杠杆平衡条件进行分析。
（3）图丙中阻力和阻力臂与图甲中相同，F的力臂等于图甲中G2的力臂，可知F等于G2。
【解答】（1）由杠杆平衡条件可知，解得。
（2）阻力、阻力臂和动力均不变，要使杠杆平衡，则动力臂也不变，动力臂为OB，由图可知，在②位置时，动力臂也为OB，所以应将G2的悬挂点应该移动至②位置。
不移动G2，则动力臂减小，动力与动力臂的乘积小于阻力与阻力臂的乘积，则A端将下降。
（3）题中信息可知，，拉力 F垂直OB'，即拉力的力臂为OB'，动力臂与图甲中相同，则拉力等于图甲中的G2，即拉力为24N。
变式1：（2023九上·余姚月考）如图甲所示是小明探究“杠杆的平衡条件”的实验。
（1）保持图甲中左边钩码的个数和位置不变，在右端用弹簧测力计竖直向下拉杠杆。弹簧测力计从 D 点向支点 O 移动过程中 （未到 O点），杠杆始终保持水平平衡，大致可以反映拉力 F的大小随它的力臂 l变化的关系的是：____；
A． B． C． D．
（2）小华利用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水平平衡状态时，测出的拉力大小都与小明所得的杠杆平衡条件不相符。其原因是： ；
【答案】（1）B （2）受杠杆自重影响
【解析】（1）杠杆平衡状态：静止或匀速转动；为了便于测量力臂大小，应使杠杆在水平位置平衡，调节平衡时将螺母向上翘的一端移动；
（2）用实验探究物理问题时，要多进行几次实验，总结的实验结论才具有普遍性，避免偶然性；
（3）弹簧测力计从B点向支点O移动过程中（未到O点），动力臂变小，根据杠杆平衡条件分析拉力F的大小随它的力臂l变化的关系；
【解答】（1）杠杆的平衡条件为：F1L1=F2L2； 阻力和阻力臂不变，动力臂减小，根据F1l1=F2l2可知动力将变大，测量计的示数变大，F2和l2成反比，图象B正确；
（2）图中支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响， 导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
变式2：（2024九上·杭州期中）在探究“杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）为了便于直接读出力臂的大小，应对图甲杠杆进行的操作是 ；
（2）如图乙所示，杠杆上每格均匀等距，每个钩码的质量都相同，若在C位置挂4个钩码，在D处挂 个钩码，仍可使其在水平位置平衡；
（3）如图丙所示，用弹簧测力计代替钩码，保持所挂钩码位置不变，不断改变弹簧测力计的作用点和拉力的大小，使杠杆始终在水平位置平衡，绘制出弹簧测力计的拉力F与其力臂L的图像如图丁所示，图像中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积（如图丁中阴影部分） （选填“相等”或“不等”），其原因是 。
【答案】（1）调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡
（2）6
（3）相等；阻力和阻力臂保持不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力与动力臂的乘积保持不变
【解析】（1）实验前没有挂钩码和弹簧测力计时，发现杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，要使其在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）根据已知条件，由杠杆的平衡条件求出在D位置所挂钩码的数量；
（3）由于此题中的阻力和阻力臂不变，由图中提供数据，根据杠杆的平衡条件分析即可求得。
【解答】（1）由于杠杆在水平位置平衡时，可以直接在杠杆上读出力臂的长度，所以实验前，需要调节平衡螺母，使杠杆水平平衡，便于实验中直接读出力臂的长度。
（2）由图乙可知，C处距离支点有3小格，C处挂4个钩码，D处距离支点有2小格，设每个钩码的重力为G，每小格长度为L，根据动力臂乘以动力等于阻力臂乘以阻力的杠杆平衡条件，可得
4G×3L=nG×2L
解得n=6
所以要在D处挂的钩码数量为6个。
（3）由于矩形的面积等于长乘宽，所以图像中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积等于力乘力臂，根据动力臂乘以动力等于阻力臂乘以阻力的杠杆平衡条件可知，描出的点两坐标轴围成的矩形面积即为动力臂长度乘以动力的大小，所以各点处的矩形面积都相等。
（1）由于杠杆在水平位置平衡时，可以直接在杠杆上读出力臂的长度，所以实验前，需要调节平衡螺母，使杠杆水平平衡，便于实验中直接读出力臂的长度。
（2）由图乙可知，C处距离支点有3小格，C处挂4个钩码，D处距离支点有2小格，设每个钩码重力为G，每小格长度为L，根据动力臂乘以动力等于阻力臂乘以阻力杠杆平衡条件，可得4G×3L=nG×2L解得n=6
所以要在D处挂的钩码数量为6个。
（3）[1][2]由于矩形的面积等于长乘宽，所以图像中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积等于力乘力臂，根据动力臂乘以动力等于阻力臂乘以阻力的杠杆平衡条件可知，描出的点两坐标轴围成的矩形面积即为动力臂长度乘以动力的大小，所以各点处的矩形面积都相等。
变式3：（2024九上·杭州期中）杆秤在古籍中被称为“权衡器”，是我国从古代沿用至今的称量工具。《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。小科利用如图所示装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验，并制作了一把杆秤。完成下列问题：
（1）实验前，把杠杆的中点置于支架上，杠杆静止在图甲所示的位置，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向 调节；
（2）调平后，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，杠杆重新在水平位置平衡，如图乙所示。多次实验收集实验数据如下表所示，分析数据可总结出杠杆的平衡条件是 （以符号表示）；
次数 动力/N 动力臂/cm 动力/N 阻力臂/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（3）小科根据杠杆知识制作了图丙所示杆秤。使用时，将待称量的物体挂在秤钩上，用手提起B或C处的秤纽，移动秤在秤杆上的位置，使秤杆达到水平平衡时即可读出待称物体的质量。已知秤砣质量为200克，秤砣最远可移至E点（秤杆和秤钩的质量忽略不计），秤杆上各点长度如图丙所示。请分析回答：
①使用不同的秤纽，杆秤的称量范围和精确度是不同的，选择秤纽 （选填“B”或“C”），杆秤的称量更精确；
②使用小科设计杆秤的最大称量是 千克。
【答案】左；；C；5
【解析】（1）如果杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母，使杠杆在平衡位置平衡；
（2）杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1×l1=F2×l2）；
（3）①我们可以把杆秤抽象为杠杆，则B（C）为支点，A点为阻力作用点，阻力臂为AB（AC）；秤砣对杆秤的力为动力。当杆秤在水平位置平衡时，动力臂为B（C）到悬挂秤砣的位置D点的距离；
②根据量程结合杠杆的平衡条件为F1×l1=F2×l2计算杆秤的最大称量。
【解答】（1）如图甲，杠杆的左端上翘，要使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的左端移动。
（2）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：即 ()。
（3）根据杠杆的平衡条件可知：当提着B处秤纽、秤砣在E点时，A点所挂物体重为
当提着C处秤纽、秤砣在E点时，A点所挂物体重为
因BE>CE、AB
[4]由① 可知，当提着B处秤纽、秤砣挂在E点、A点秤钩挂着物体时，秤杆可以在水平位置平衡，则可列式
由可得
则
典例1：（2024九上·临海期末）某同学锻炼时，双脚并拢，脚尖触地，脚后跟踮起，手掌支撑在竖直墙壁上，手臂水平，如图所示。A为人体重心所在位置，此时墙壁对手掌的支持力为，不计墙壁对手掌的摩擦力。
（1）该同学自重600N，则墙壁对人的支持力为 N。
（2）若增大脚尖与墙壁的距离，手臂仍然水平支撑在墙壁上，则支持力F的变化是 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】（1）225 （2）变大
【解析】（1）根据杠杆平衡条件FL = F2L2分析解题。
（2）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，支撑点会下移，根据图示判断动力臂和阻力臂的大小变化，且阻力大小不变，根据杠杆的平衡条件分析人受到支撑力的变化。
【解答】（1）过重心作竖直向下的重力即为F2，从支点O向力F2的作用线作垂线段，即为阻力臂L2。L为8个小格、L2为3个小格，则，根据杠杆平衡条件可得FL=F2L2，且F2=G，则支撑力：。
（2）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，支撑点会下移，则由图可知动力臂会減小，阻力臂会增大，阻力（人的重力）大小不变，根据杠杆平衡条件可知人受到的支撑力会变大。
变式1：（2024九上·武义月考）如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示．位置缓慢提起至虚线位置的过程中（ ）
A．F的力臂变小，F的大小变大 B．F的力臂变大，F的大小变小
C．重力G与它的力臂乘积保持不变 D．重力G与它的力臂乘积变大
【答案】B
【解析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线之间的垂线段的长度；根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。
【解答】如下图所示，
根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
即：G×OA×cosα=F×OB×sinα；
当∠α增大时，cosα变小，而sinα变大；
因此重力和它的力臂乘积变小，故C、D错误；
因为OB×sinα变大，所以动力F的力臂变大，而F却变小，故B正确，A错误。
故选B。
变式2：（2023九上·义乌月考）如图所示，在A点分别作用的四个力中，能使杠杆处于平衡状态的最小力 ，若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中拉力F将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】F3；不变
【解析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力臂最长时最省力；
（2）注意分析动力臂和阻力臂的比值是否发生改变即可。
【解答】（1）F2、F3、F4的力臂分别为OD、OB、OC， 其中OB最长，
阻力和阻力臂一定，根据杠杆的平衡条件FL=GL′，
因此F3最小。
（3）若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中，
阻力臂与动力臂的比值不变，阻力不变，
由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，拉力F不变。
变式3：（2023九下·杭州月考）一轻质杠杆OAB可绕O点转动，物重G＝20N的物体挂在中点A。（1）如图甲所示，杠杆在水平位置平衡时，求F；
（2）用竖直向上的动力F1缓慢提起杠杆至图乙所示位置，请画出动力臂l1和阻力臂l2；
（3）利用几何知识证明：F1＝F。
【答案】（1）根据图片可知，物体重力G为阻力，阻力臂为OA；F为动力，动力臂为OB，
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×OA=F×OB；
20N×OA=F×2OA；
解得：F=10N；
（2）从杠杆的支点分别向力的作用线作垂线，从支点到垂足之间的距离就是力臂，如下图所示：
（3）原来杠杆是平衡的，根据杠杆的平衡原理得到：G×OA=F×OB；
即：①；
后来杠杆也是平衡的，同理得到：②；
根据上图可知，G和F力的作用线相互平行，
根据平行线的性质得到：③；
三式联立得到：；
解得：F'=F。
【解析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算；
（2）力臂是从杠杆支点到力的作用线的垂直距离，据此完成作图；
（3）根据平行线的性质分析解答。
1.（2022九上·宁波月考）有一根一端粗一端细的木棒，用绳子拴住木棒的O点，将它悬挂起来，恰好处于水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（ ）
A.粗细两端一样重 B.粗端较重 C.细端较重 D.无法判定
【答案】B
【解析】将悬挂点O看做支点，左边木棒的重力为阻力，右边木棒的重力为动力。根据图片可知，左端的阻力臂肯定小于右端的动力臂，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，左端木棒的重力肯定大于右端木棒的重力，故B正确，而A、C、D错误。故选B。
2.（2023九上·余姚期末）如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆（ ）
A．始终是省力杠杆
B．始终是费力杠杆
C．先是省力的，后是费力的
D．先是费力的，后是省力的
【答案】C
【解析】判断杠杆的用力情况需要知道动力臂与阻力臂的长短关系。根据题目信息可知：阻力与动力臂大小始终不变。 由竖直位置慢慢转到水平位置过程中，阻力臂慢慢变大
【解答】A、在水平位置时，动力臂L1<阻力臂L2，是费力杠杆，故A错误。
B、在竖直位置时，动力臂L1>阻力臂L2，是省力杠杆故B错误。
C、在竖直位置时，动力臂L1>阻力臂L2，是省力杠杆。在水平位置时，动力臂L1<阻力臂L2，是费力杠杆，故C正确。
D、在竖直位置时，动力臂L1>阻力臂L2，是省力杠杆。在水平位置时，动力臂L1<阻力臂L2，是费力杠杆，故D错误。
3.如图AB为一可绕O点转动的杠杆，在A端通过绳子作用一个拉力，使杠杆平衡，保持重物不动，而使绳绕A点沿图中虚线缓慢逆时针转动，则F（ ）
A.先变大后变小 B.先变小后变大 C.不变 D.无法判断
【答案】B
【解析】在杠杆上，从支点到力的作用点为力臂时最长，此时动力最小；分析拉力在转动过程中动力臂的长度变化即可。
【解答】分析可知，当力F与杠杆AB垂直时，此时动力臂最长，因此在力F转动的过程中，动力臂先变长后变短；根据杠杆的平衡条件可知，力F先变小后变大。故选B。
4.（2022九上·鄞州期中）如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢匀速地由位置A拉至位置B，在这个过程中力F的大小将( )
A.变大 B.不变 C.变小 D.先变大后变小
【答案】A
【解析】注意分析杠杆改变位置的过程中，动力臂和阻力臂的变化，然后根据杠杆的平衡条件分析动力F的变化即可。
根据图片可知，物体的重力为阻力，拉力F为动力；
根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
由于拉力F始终与杠杆垂直，所以动力臂L1保持不变；
在杠杆旋转的过程中，阻力臂L2逐渐增大，那么G×L2=F×L1中的乘积变大；因为L1不变，所以动力F不断增大，故A正确，而B、C、D错误。
5．用好科学知识有利于轻松出行。如图所示为小科使用的拉杆旅行箱，装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点，在A 点沿图示方向施加拉力 F 使旅行箱保持静止。
（1）其他条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力 F 会 (填“增大”“不变”或“缩小”)。
（2）生活中常把箱内物体整体的重心以 (填“B→B'”或“B'→B”)转移，在其他条件不变时，拉力 F 会减小。
【答案】（1）增大（2）B→B'
【解析】（1）根据杠杆平衡条件进行分析。
（2）由杠杆平衡条件可知，物体的重心越低，在其他条件相同时，所需的动力越小。
【解答】（1）由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时，缩短拉杆的长度即减小动力臂，动力将增大。
（2）把箱内物体整体的重心以B→B' 移动，阻力的力臂减小，阻力大小不变，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力即拉力将变小。
6．（2025九上·鄞州月考）如图为油厂的油桶，空桶质量为65kg，油桶高为1.2m，底部直径为0.5m，据此回答。
（1）某次装卸中，小明需要将直立的空油桶（如图甲）沿D点推翻。在推翻油桶过程中，小明至少需要对油桶做功 焦，
（2）若小明将直立的空油桶（如图甲）沿D点推翻，所需的最小力；将翻倒的空油桶（如图乙）重新竖起所用的最小力为，那么， （选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】32.5；小于
【解析】（1）根据杠杆平衡条件计算最省力，再由功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积计算功的大小。
（2）根据杠杆平衡条件：进行分析判断，力臂指的是支点到力的作用线的距离。【解答】(1)在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，由图示可知，AD是最大动力臂，过A与AD的垂直的力最小，如图所示
由几何知识可得
在推翻油桶过程中，小明至少需要对油桶做功
(2)由图甲与图乙所示可知，两种情况下，最小推力的动力臂相等，两种情况下阻力相等，图甲的阻力臂小于图乙的阻力臂，由杠杆平衡条件可知，图甲中的推力小于图乙中的推力，即F1小于F2。
7.（2022九上·西湖期中）如图所示，一根粗细均匀的轻质杠杆AOBC按图水平放置（支点在O点），其各段的长度关系为AO:BO:BC=4:3:4，重量为G的物体竖直悬挂在A点，
（1）请在图上画出使杠杆水平平衡的最小力的示意图。
（2）请根据杠杆平衡条件分析，（1）中最小力F=________G。
（3）若考虑到粗细均匀杠杆的实际重力存在，则（2）中最小力的实际大小F实________（“大于”、“等于”、“小于”）F 。
【答案】（1） （2）0.8 （3）等于
【解析】（1）在杠杆上，当以支点到力的作用点之间的线段为动力臂时最长，此时动力最小；
（2）首先根据勾股定理计算出动力臂的长度，然后根据杠杆的平衡条件列式计算；
（3）杠杆的重力作用在中心处，当杠杆在水平方向平衡时，重力作用下恰好从支点O经过，此时杠杆的重力被支点平衡掉，对杠杆的平衡不会产生影响，因此动力F的大小保持不变。
【解答】（1）连接OC，然后通过C点作OC的垂线，在向下的方向上标上箭头表示动力F，如下图所示：
（2）三角形OBC为直角三角形，那么斜边OC=；
根据杠杆的平衡条件得到：G×OA=F×OC；G×4=F×5； 解得：。
（3）若考虑到粗细均匀杠杆的实际重力存在，则（2）中最小力的实际大小F实等于F。
8．（2024九下·义乌开学考）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 旋（选填“左“或“右”）。
（2）如图b所示，在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上 个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）右 （2）1 （3）变大
【解析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算；
（3）分析动力臂的长度变化，然后根据杠杆的平衡条件分析动力的大小变化。
【解答】（1）根据a图可知，杠杆的右端上翘，那么右端轻，因此平衡螺母向右端调节；
（2）设每格的长度为L，每个钩码重力为G，根据图b得到：
2G×2L=4L×nG；
解得：n=1；
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，那么动力臂逐渐变小，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大。
9.（2023·衢江模拟）小科利用粗细均匀轻质细杆、钩码、螺母等材料自制简易杠杆进行实验。
（1）杠杆两端的螺母作用是 。
（2）如图乙，若用力作用在A点，使杠杆水平平衡，画出施加最小力的示意图。
（3）如图丙，小科实验时在杠杆两端叠放上不同数量的新制五角硬币，杠杆仍在水平位置平衡，用刻度尺测出L1和L2的长度，根据杠杆平衡条件他认为2L1=3L2。老师指出他的判断是错误的，他的错误在于 。
【答案】（1）使杠杆在水平位置平衡
（2）
（3）动力臂和阻力臂测量错误
【解析】（1）当杠杆不平衡时，可以通过调节杠杆两端平衡螺母，从而使杠杆实现平衡。
（2）当以杠杆的支点到力的作用点之间的距离为动力臂时最长，此时动力最小。
（3）杠杆上受到的压力由硬币的重力产生，而硬币的重力作用在硬币中心，因此从硬币的中心到杠杆支点之间的距离为力臂，据此分析解答。
【解答】（1）杠杆两端的螺母作用是使杠杆在水平位置平衡。
（2）根据图片可知，当以支点O到A之间的距离OA为动力臂时最长，即通过A点作杠杆的垂线，在向上的方向上画出箭头表示动力F即可，如下图所示：
（3）老师指出他的判断是错误的，他的错误在于动力臂和阻力臂测量错误。
10.（2022·浙江宁波·九年级期末）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小科同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于___________（填 “平衡”或“不平衡”）状态。
（2）杠杆在水平位置平衡后，小科按照图乙所示的实验方案，在杠杆上分别施加动力、阻力，并使杠杆在水平位置重新平衡，记录动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2在下表中。
实验序号 F1 L1 F2 L2
1 2 3 2 3
2 3 4 3 4
3 4 2 4 2
该小组同学分析比较表中数据后，发现可以得出多个不同的结论。他们经过思考，认为图乙所示的方案存在缺陷。你认为图乙所示方案的缺陷是：___________。
（3）小科重新多次实验后，根据所得数据绘制成如图丙所示的L2和F2的关系图像。他发现这和数学课上学过的反比例函数y=kx的图像很相似。为了进一步确定L2和F2的函数关系，他应该利用以上数据作L2和___________之间的关系图像。
（4）小科想利用杠杆的平衡条件来测量均匀刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图丁所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡，记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m=___________（用题目中所给物理量表示）。
【答案】平衡 每组动力与阻力，动力臂和阻力臂大小都相等，实验数据单一重复，不具有普遍性
【解析】（1）[1]小科同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于平衡状态。
（2）[2]观察表格数据知道，图乙所示方案的缺陷是：每组动力与阻力，动力臂和阻力臂大小都相等，实验数据单一重复，不具有普遍性。
（3）[3]为了进一步确定L2和F2的函数关系，他应该利用以上数据作L2和之间的关系图像。
（4）[4]根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知道G1L1=GL2即M1gL1=mgL2
由于M1L1=mL2，所以，直尺的质量
11．（2023·杭州模拟）由于弹簧秤的量程过小，某科学兴趣小组设计了如图所示的实验方案去测量石块的重力以及液体的密度，当杠杆（自身重力不计）处于水平静止状态时，小明测量获取的实验数据如下表所示：
金属块的体积/厘米3 弹簧秤的示数/牛 OB的长度 OA的长度
物体处于空气中（如图甲） 150 1.8 30 10
物体浸没在液体中（如图乙） 150 1.2 30 10
（1）为了完成本实验，除弹簧秤外，还需要的测量工具有 。
（2）根据图甲以及表中的数据可求得石块的重力为 牛。
（3）根据图乙以及表中的实验数据，计算容器中液体的密度 。（请写出计算过程）
【答案】（1）刻度尺
（2）5.4
（3）1.2×103
【解析】（1）由表格数据判断出测量工具；
（2）物体在空气中时，根据杠杆的平衡条件G×LOA=F×LOB算出物体的重力；
（3）由图乙知当物体浸没在液体中时，根据杠杆的平衡条件（G-F浮）×LOA=F′×LOB算出物体受到的浮力，由F浮=ρ液gV排算出液体的密度。【解答】（1）由表格数据知实验中需要用弹簧秤测量物体在空气中和浸没在液体中示数，用刻度尺测量OA、OB的长度，所以除弹簧秤外，还需要的测量工具有刻度尺；
（2）物体在空气中时，根据杠杆的平衡条件知G×LOA=F×LOB，
解得：；
（3）由图乙知当物体浸没在液体中时，根据杠杆的平衡条件：（G-F浮）×LOA=F′×LOB，
解得：；
由F浮=ρ液gV排得液体的密度为：。
12.某同学制作了直接测量液体密度的“密度天平”．其制作过程和原理如下：如图甲所示，选择一个长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位罝平衡；在左侧离支点10cm的位罝A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器．右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。
【测量过程】将下对实验空白处补充完整：
（1）调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向________端调节（填“左”或“右”）；测量液体时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位罝直接读出液体密度。
（2）当容器中没有液体时，钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距离支点O________cm。
（3）若测量某种液体的密度时，钩码在距离支点右侧31cm处，则此种液体的质量为________g，液体的密度为________g/cm3。
（4）若此“密度天平“的量程不够大，可以采用________的方法增大量程（写出一种即可）。
（5）【拓展应用】若杠杆足够长，用此“密度天平”还可以测量固体的密度．先在容器中加满水，再将待测固体轻轻浸没在水中，溢出部分水后，调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，测出钩码离支点O的距离为56cm；用量筒测出溢出水的体枳如图乙所示，则固体的密度为________g/cm3（已知ρ水=1.0g/cm3）。
【答案】（1）右（2）22（3）45；0.9（4）增加杠杆的长度（5）5
【解析】(1)杠杆的左端下況，说明右轻,那么平衡螺母向右凋;
(2)根据杠杆的平衡条件得到:G容L2=G砝L1
0.1lkg x 10N/kgx 10cm= 0.05g x 10N/kg x L1 L=22cm;
(3)钩码在距高支点右31cm处,根据杠杆平衡条件得到:G总L2=G砝L1
m总x10cm=50gx31cm m总=155g;
液体的质量:m=m总- m容=155g-110g=45g; 液体的密度:P=m/v=0.9g/cm3;
(4)当物体的重力増大时,钩码的重カ和力臂的乘枳肯定増大,要保持杠杆平衡,要幺増加杠杆的氏度，要么増大钩码的重カ,送祥才能増大量程。
(5)根据量筒可知,物体的体积30cm3
容器内剰余水的量カ:m水=PV水=20g;
根据杠杆平衡条件得到:G总L2=G砝L1 m总L2=m砝L1
m总 x 10cm = 50g x 56cm m总=280g ;
固体的质量为:m固= m总-m容-m水= 280g -110g -20g= 150g;
固体的密度:P=5g/cm3.
13．（2022·浙江金华·九年级期末）如图所示，小科同学利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位N）等实验器材“探究杠杆的平衡条件”，一起完成以下问题：
（1）在挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆___________（填“已达到”或“未达到”）平衡状态，接下来应将杠杆两端的平衡螺母向___________（填“左”或“右”）调，使杠杆在水平位置平衡；
（2）移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙）。若在A、B下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆___________（填“左”或“右”）端将下沉；
（3）图丙是已经调节平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上按使杠杆在水平位置重新平衡，则所挂钩码的位置和重力分别是___________（填字母编号）
A．A处挂3N B．A处挂2N C．B处挂3N D．B处挂2N
（4）如图丁所示为农村经常用来测量物体的质量的杆秤，它是利用杠杆原理来制作的。称量是把货物挂在A点。手提着B或C点，调节D点秤砣的位置使秤杆在水平位置平衡，对应秤杆上D点的读数就是货物的质量了。在使用时，为了称量质量较大的货物，手应该提着___________（填“B”或“C”）点的绳子；若秤砣有磨损，则所测物体的质量将___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】已达到 左 左 BC B 偏大
【解析】（1）[1]杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡状态。
[2]由图甲中，杠杆的左端较高，平衡螺母应向左端移动使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了方便读出力臂。
（2）设杠杆上一个小格的长度为l，一个钩码重为G，由杠杆平衡条件，在A、B下方再增挂一个相同的钩码，则左侧力和力臂的乘积5G×3l=15Gl
右侧力和力臂的乘积7G×2l=14Gl，因为14Gl＜15Gl所以杠杆左端会下沉。
（3）[4]当弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆，弹簧测力计的示数如图所示，分度值是0.2N，数值是3N，设每个小格长度为L，在A点挂一定数量的钩码时，阻力臂为3L，根据杠杆的平衡条件得
FC×3L=3N×2L FC=2N
B和C在同一点，根据杠杆的平衡条件得FB×2L=3N×2L FB=3N故选BC。
（4）[5]根据杠杆平衡条件，杠杆秤砣一端的力不变，力臂变大，力和力臂的乘积变大，重物一端的力和力臂的乘积也会相应变大，提钮从C换到B时，力臂减小，力一定增大，称得的质量会增大，因此为了称量质量较大的货物，手应该提着B点的绳子。
[6]若秤砣有磨损，秤砣一端的力减小，重物一端的力和力臂的乘积不变，由杠杆的平衡条件，所以秤砣一端力臂要变大，杆秤所示的质量值要偏大。
14．（2025九上·义乌期末）如图甲是小明根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。
（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是 (只填序号)
A． 将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处
B． 将天平放在水平台面上
C． 将待测物体放在天平左侧的置物盘中
D． 调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
E． 移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
F． 由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的 侧(填“左”或“右”)；
（3）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知OP=a，OQ=b，ON=c，钩码质量为m，则待测物体的质量M= (用已知量来表示)
【答案】BADCEF；左；
【解析】 （1）根据天平的使用方法：经过准备、调平、测量、记录、整理分析解答；
（2）简易天平的重垂线总是偏向托盘较重的一侧；
（3）图中支点为O点，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可以计算出待测物体的质量。
【解答】(1) 根据题意可知，小明测量物体质量的的步骤如下：
B． 将天平放在水平台面上；
A． 将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处(相当于游码归零)；
D． 调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记(相当于移动平衡螺母使指针指到分度盘的中央位置)；
C． 将待测物体放在天平左侧的置物盘中(相当于左盘放物体)；
E． 移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记(相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡)；
F． 由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量。
故最合理的顺序为BADCEF。
(2)将天平调节平衡后，把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，由于左盘现在较重，所以横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧。
(3)当置物盘中没有放物体时，钩码位于Q处，
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：m盘g OP=mg OQ ①
某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：(m盘g+Mg) OP=mg ON ②
综合以上两式得：Mg OP=mg (ON OQ)；
已知OP=a，OQ=b，ON=c，钩码质量为m，
故物体的质量。
15．（2022九上·金华月考）杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。
【制作步骤】
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A"处；
③系秤纽：在秤杆的“B"处系上绳子：
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；
⑤定刻度……
【交流评价] 】
（1）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向 侧移动；
（2）步骤④标零线的目的是 ；
（3）给杆秤定刻度时，小思采用以下的方法：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份。依次标上相应刻度。你认为她的方法是否合理并简单说明理由 。
【答案】（1）右
（2）避免杆秤自重对称量的干扰
（3）合理，根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的
【解析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析动力臂的变化即可；
（2）当秤砣在零刻线上时，此时秤盘上不放物体恰好平衡，即此时恰好将杠杆的自重平衡掉，防止对测量产生影响。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析物体的质量和动力臂的改变是否成正比即可。
【解答】（1）根据图乙可知，B点为杠杆的质点，左边秤盘上物体的重力相当于阻力，右边砝码的重力相当于动力。当秤盘上放上物体后，左边阻力和力臂的乘积会增大，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，右边动力和动力臂的乘积也会增大。由于动力保持不变，所以动力臂增大，即秤砣从“0”刻度向右移动。
（2）步骤④标零线的目的是：避免杆秤自重对称量的干扰。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G物×L2=G砝码×L1，解得：。其中L2和G砝码都是常量，因此动力臂L1与物体质量成正比，那么杆秤的刻度是均匀的，因此她的方法合理。
16．（2022·浙江中考真题）项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小；根据密度公式 ，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
（1）杆秤的工作原理是___________；
【产品制作】
器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。
步骤：
①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；
②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度；
③杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“___________？___________”刻度（单位g/cm3）；
④以AB两点之间长度的为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。
（2）在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往___________侧移动；
（3）步骤③中，秤砣悬挂点B标记的刻度值应为___________；
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
（4）为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是___________。
A．把秤纽位置往远离秤钩一侧移动 B．减小秤砣的质量
C．减少加入杯中的液体体积 D．换用更细的秤杆
【答案】杠杆平衡原理（或F1·l1=F2·l2） 右 1.0##1 AB
【解析】（1）通过图示的模型结合杠杆的定义，即可确定它用到的相关知识，杆秤的工作原理是杠杆平衡原理。
（2）秤杆出现左低右高现象，根据杠杆平衡原理，右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂的乘积，所以向右移动秤砣，增大动力臂，可以达到水平平衡。
（3）密度秤测量水的密度，水的密度是1.0g/cm3；故在B的位置标记为1.0。
（4）A．把秤纽位置往远离秤钩一侧移动，说明阻力臂增大，根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2，动力和阻力不变，动力臂也要随着增大，AB两点之间长度增大，密度秤会更精确，故A正确；
B．减小秤砣的质量，说明动力减小，根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2，动力臂也要随着增大，AB两点之间长度增大，密度秤会更精确，故B正确；
C．杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时G0×L1=G陀×LA
杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（G0+G水）×L1=G陀×LB
联立两式可得
杯中加某种液体至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在AB中某一点C处，水平位置平衡时，可得
可得
当液体体积和水的体积相同时，液体和水的密度比就是重力比，也为长度比；如果减少加入杯中的液体体积，则不能通过密度秤得到液体的密度大小，故C错误；
D．由上述计算可知，秤杆的重力不影响最后的密度结果，故D错误。故选AB。
思维导图
典例分析
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典例分析
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