2024年中考物理一轮复习—探究杠杆的平衡条件(答案)

初中物理专项复习—探究杠杆的平衡实验
①为什么体重不同的两人能让跷跷板水平静止? ②为什么重力相同的两人不能让跷跷板水平静止?
在杠杆的使用中,杠杠的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆满足什么条件时才会平衡呢?下面我们一起探究。
探究杠杆的平衡条件
杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?
①实验器材:杠杆、钩码、铁架台、弹簧测力计。
②测量的物理量:力、力臂。
③当杠杆平衡时,分别测出动力F1、阻力F2,动力臂L1、阻力臂L2。并多次改变力和力臂的大小,获取多组数据。
①把杠杆安装在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母, 使杠杆在水平位置平衡。
杠杆哪端高,就把平衡螺母向哪端调节;或者杠杆向哪边偏,
就把平衡螺母向反方向调节使杠杆在水平位置平衡时,
两个力臂可以直接从杠杆上直接读出,就不用测量了,
非常方便。另外,可以消除杠杆自身的重力对实验结果的影响。
②在杠杆两边挂不同数量的钩码,把支点右边的钩码对杠杆的作用力当作动力F1,支点左边的钩码对杠杆的作用力当作阻力F2。
调节钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡,将动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2的实验数据填入表中。实验中所用每个钩码的重力都相等。
③改变阻力和阻力臂的大小,相应调节动力和动力臂的大小,使杠杆在水平位置重新平衡,再做几次实验。
④在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力,通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
注意:弹簧测力计只有沿竖直方向施加力,才可以直接读出力臂。
分析表中的数据,找出它们之间的关系,你从中有什么发现?
杠杆平衡时:动力×动力臂=阻力×阻力臂,
①让杠杆在水平位置静止的目的是:
一是使杠杆的重心在支点,以消除杠杆自身重力对实验的影响。
二是便于直接读出力臂。
②多次测量获得多组实验数据的目的是:
避免偶然性,获得普遍性的结论。
③在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆水平平衡。挂钩码后,不能再调节平衡螺母。
④读数时,杠杆仍要保持处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度。
⑤弹簧测力计一定沿竖直方向施加力。
如图(a)所示,弹簧测力计沿竖直方向施加力时,力臂L1是10cm。如果弹簧测力计不沿竖直方向施加力,如图(b)所示,则力臂为L2,L2 < L1,将小于10cm,变小。
1.(2020·山东省济南市·模拟题)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.(2023·江苏省徐州市·月考试卷)小东在验证杠杆平衡条件时,使用的每个钩码的重力均为,杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向______ 选填“左”或“右”端调节。杠杆水平平衡后,在杠杆上的点悬挂了个钩码,如图乙所示,为使杠杆保持水平平衡,在点施加的最小拉力为______ 。
3.(2023·江苏省·同步练习)小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象.为使杠杆水平平衡,图甲应采取的操作是________________________;图乙应采取的操作是____________________________________________.
4.(2023·江苏省·同步练习)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
小明安装好杠杆后,发现杠杆静止如图甲所示,此时杠杆处于________填“平衡”或“非平衡”状态.
如图乙所示,杠杆调节平衡后,在处悬挂个钩码,每个钩码重如果在处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡,当方向为________时,拉力最小,大小为________.
课后,小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币,使其在水平位置再次平衡,如图丙所示,则力臂________若两边同时各取走一枚硬币,则杠杆的________端将下沉.
5.(2023·全国·同步练习)在“探究杠杆的平衡条件“实验中:
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。
杠杆调节平衡后,在如图乙所示点悬挂个钩码每个钩码重力为,在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______重复多次实验,进一步探究杠杆的平衡条件。
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 动力臂 阻力 阻力臂
6.(2023·江苏省扬州市·月考试卷)在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向______ 调节选填“左”或“右”,直到杠杆在______ 位置平衡。
如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在点挂个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在点挂______ 个相同的钩码,当杠杆平衡后,在、两点下方各取下一个钩码,则杠杆______ 选填“左”或“右”端下沉。
如图丙所示,若不在点挂钩码,改用弹簧测力计在点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当测力计从位置转到位置时,其示数大小将______ 选填“变大”、“变小”或“不变”。在探究过程中,需要测量和记录动力、动力臂、阻力、阻力臂四个物理量,在进行多次实验的过程中,小明______ 选填“可以”或“不可以”同时改变个量进行探究测量。
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丁所示装置进行探究,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杠杆平衡条件不相符,其原因是:______ 。
小红回家后利用筷子,秤钩,轻质细绳,秤砣自制了杆秤。如图戊所示,秤钩挂在点,改变物体悬挂点的位置至,使木筷在水平位置静止,的长度为,的长度为;的长度为,物体的质量为,则点作为杆秤对应的质量刻度值为______ ,该杆秤所能测量的物体质量的最大值为______ 。
7.(2023·江苏省南通市·月考试卷)如图所示探究“杠杆平衡的条件”的几个实验情景:
挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆______ 是否平衡,应向______ 左右调节平衡螺母,才能使杠杆在水平位置平衡,此时需要调水平平衡的目的是______ ;
如图乙所示,点挂有个质量均为的钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在点挂______ 个质量均为的钩码;
如图乙所示,小明用弹簧测力计替代钩码;在点竖直向下拉,然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜,要使杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将逐渐变大,原因是______ ;
在实验中,改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是______ 。
A.使测量数据更准确
B.多次测量取平均值减小误差
C.避免偶然性,使实验结论具有普遍性
8.在学习了杠杆、密度、浮力的知识后,小琳想利用杠杆平衡条件测一个手镯的密度,进行了以下操作:
把杠杆悬挂在水平支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆___________选填“是”或“不是”处于平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向___________选填“左”或“右”调节;让杠杆处于水平平衡的目的是为了便于测量_______________________________。
用细线将手镯挂于杠杆左侧第格处,将个钩码挂于杠杆右侧,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,此时钩码在支点右侧第格处,如图乙所示。每个钩码的质量为,则手镯的质量为___________;
经过多次实验得出杠杆平衡的公式为____________________用、、、表示。
9.(2023·江苏省南京市·月考试卷)如图所示漫画描绘的是猴子和兔子分萝卜的情景,究竞谁分得的萝卜重,德州市育红中学的三位同学提出了自己的猜想:甲认为:猴子胜利了;乙认为:兔子胜利了;丙认为:猴子和兔子谁也没有沾光。到底谁的猜想正确呢?
为此,同学们设计了如图甲所示的实验,根据该实验现象,可以判断猜想正确的同学是______ 选填“甲”“乙”或“丙”。
根据图甲的实验,同学们还得出结论:只要满足“动力动力作用点到支点的距离阻力阻力作用点到支点的距离”,杠杆就能平衡。
你认为这个结论是______ 的选填“正确”或“错误”。
如何利用图乙的装置来验证你的观点?答:______ 。
得到正确结论后,利用图乙装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用一只量程为的弹簧测力计,左侧只悬挂重物,当杠杆在水平位置平衡时,计算可知,悬挂的重物最重为______ 。
10.(2023·全国·月考试卷)学习了杠杆知识后,小红利用身边的物品来探究杠杆平衡条件。如图所示,她选择的器材有:铅笔、橡皮块若干每块橡皮重力为、细线、刻度尺等。
她将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,此时铅笔______ 选填“是”
或者“不是”处于平衡状态,若想调节铅笔水平平衡,她应将细线向______ 选填“左”
成“右”移动。
调节水平平衡后,她用细线绑定数量不等的橡皮块挂在杠杆支点两侧,移动其位置,使杠杆仍在水平位置平衡,如图乙所示,并将所测数据记录在下表中。
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
记录数据后,小红便分析得出了如下结论:“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”。你认为小红实验中的不足之处是______ ,为了进一步完善实验,得到正确的结论,接下来的做法还应该多次改变______ 和______ 并进行实验。
在实验过程中,铅笔水平平衡后如图乙,小红不小心将前端细长的铅笔芯弄断了如图丙,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线上方固定如图丁,则松手后铅笔______ 。
A.左端下沉
B.右端下沉
C.仍然水平平衡
11.(2022·江苏省常州市·月考试卷)在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
实验前,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;要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向______ 调节,这样做的目的是______ ;
如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在点挂个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在点挂______ 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将、两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格,则杠杆______ 选填“能”或“不能”在水平位置保持平衡;
如图丙所示,若不在点挂钩码,改用弹簧测力计在点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从位置转动到位置时,其示数大小将______ 选填“变大”“变小”或“不变”;
如图丁所示,已知每个钩码重,杠杆上每小格长度为,当弹簧测力计在点斜向上拉与水平方向成角杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计示数的大小为______ 。
实验时,在杠杆左边某位置挂上钩码,并保持钩码数量和力臂不变,在右边用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡,测出多组动力臂和动力的数据,绘制成,的关系图像,如图戊所示。请根据图像推算,当为时,为______ 。
1.(2023·辽宁省沈阳市·模拟题)小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的重的钩码若干个。
如图所示,此时的杠杆______选填“是”或“不是”平衡状态。实验时为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,且便于直接从杠杆上读出力臂的大小,应将杠杆调到______。
小明同学所在实验小组完成一次操作后,实验现象如图所示,他们记录的数据为动力,动力臂,阻力,则阻力臂。甲同学测出了这组数据后就得出了“动力动力臂阻力阻力臂”的结论,乙同学认为他的结论不一定科学,理由是______。他把右边的钩码换成弹簧秤,使杠杆从水平位置慢慢转过一定角度,如图所示,此过程中,弹簧秤拉力的大小______选填“变大”、“变小”或“不变”。
图实验中,小明把两边的钩码同时远离支点一格,杠杆不再平衡,______选填“左”或“右”端会下沉。小明回家又做了图的探索,将一根长为,重为的均匀木棒,有的木棒伸出桌子边缘,用竖直向下的力压木棒的一端,当______时,木棒刚好会被翘起。
2.(2023·江苏省·同步练习)小明在社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时,还在扳手手柄上加了一个套筒,如图甲所示。于是小明设计了如图乙所示的装置,探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。
测量时,总保持杠杆在水平位置平衡,目的是便于______ 。
改变动力臂,多次测量,根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像,则杠杆左端所挂重物的重力大小是______ 杠杆上每一小格长度为,小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积如图丙中阴影部分总相等,原因是______ 。
3.(2023·黑龙江省哈尔滨市·月考试卷)学习杠杆知识后,瑶瑶利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件,她所选择的器材有铅笔、橡皮若干每块橡皮质量为、细线、刻度尺等。
她将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,若想调节铅笔水平平衡,她应将细线向______ 选填“左”或“右”移动;调节铅笔水平平衡在实验测量时的优点:便于测量______ ;
在实验过程中,铅笔水平平衡后如图乙所示,瑶瑶不小心将前端的铅笔芯弄断了如图丙所示,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线下固定如图丁所示,则松手后铅笔______ 填字母序号;
A.左端下沉
B.右端下沉
C.仍然水平平衡
学习了功的知识后,瑶瑶回看表格中记录的数据,她想能否将:“”中的单位换成?根据功的定义,你觉得可以换吗?______ 选填“可以”或“不可以”。
4.(2023·江苏省苏州市·月考试卷)在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
实验前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆______ 选填“是”或“不是”平衡状态;此时我们常把杠杆的平衡螺母向______ 调,直至在水平位置平衡;
如图乙所示,在点挂个重均为的钩码,在点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为______ ;
如图丙,保持点所挂钩码的数量和位置不变,将弹簧测力计绕点从位置缓慢转到位置,杠杆始终保持水平平衡,在此过程中拉力 ______ 选填“变大”、“变小”或“不变”;
竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图丁所示,此过程中,弹簧测力计的示数______ 选填“变大”、“变小”或“不变”;
下列三个因素中,不会影响探究结果的是______ 。
A.铁架台没有放在水平桌面上
B.弹簧测力计的弹簧和刻度盘之间摩擦较大
C.实验所用的钩码生锈
小明用如图戊所示的装置研究“杠杆的机械效率”实验时,将重为的钩码挂在铁质杠杆上点,弹簧测力计作用于点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,杠杆的机械效率;若仅将弹簧测力计改挂到点,仍将钩码竖直向上匀速提升的高度,杠杆的机械效率为,则 ______ “”“”“”。
5.(2023·福建省福州市·模拟题)小明同学在探究“杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图的实验装置每个钩码重。
实验前,杠杆在图甲所示位置静止,杠杆处于______选填“平衡”或“非平衡”状态,此时应将平衡螺母向______调节,使杠杆在水平位置保持平衡。
小明同学想能不能借助杠杆测出一个小球的密度呢?于是她设计了如图乙的实验步骤:
将小球挂在杠杆的端,将钩码挂在杠杆的点,杠杆在水平位置平衡
用刻度尺测出的长度
将小球浸没在水中,将钩码移至点,杠杆仍在水平位置平衡
用刻度尺测出的长度
小球密度的表达式______。用实验测得的物理量以及已知量表示,杠杆重力忽略不计
6.(2023·江苏省盐城市·月考试卷)如图所示,小明在家里用筷子、细线、几块相同的橡皮擦和钢卷尺等物品“探究杠杆的平衡条件”。
小明将细线系在筷子的中部位置,筷子静止后如图所示,此时筷子处于______选填“平衡”或“非平衡”状态;接下来他应该将细线向______选填“左”或“右”移动
适当距离,让筷子在水平位置平衡,这样做除了可以消除筷子所受的重力对实验的影响外,还具有便于______的优点。
调节筷子在水平位置平衡,小明把数量不等的橡皮擦分别挂在筷子两侧,然后用钢卷尺测出橡皮擦悬挂点距支点的距离,如图所示,实验数据记录在如表中。在第三次实验中______时筷子才能在水平位置平衡;在第二次实验中,将两侧的橡皮擦向远离支点的方向移动,则筷子将______选填“左侧下沉”、“右侧下沉”或“仍然水平平衡”。
实验 左侧橡皮擦个数个 左侧橡皮擦悬挂点距支点距离 右侧橡皮擦个数个 右侧橡皮擦悬挂点距支点距离
小明利用橡皮擦和筷子制作了一把“杆秤”,如图所示,他想增加“杆秤”的量程,应将悬挂“杆秤”的细线向______选填“左”或“右”移动一定的距离;小明将作为“秤陀”的橡皮擦取下擦了一些字以后,再用此“秤陀”称量物品的质量,则测量结果______选填“大于”“小于”或“等于”物品的真实质量。
7.(2023·江苏省扬州市·月考试卷)小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
小明实验前发现杠杆右端低,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______ 调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是______ ;
如图甲所示,在杠杆左边处挂个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边处挂同样钩码______ 个;
做实验时,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,弹簧测力计施加拉力的力臂将______ ,弹簧秤的示数将______ ;均填“变大”、“变小”或“不变”,设杠杆质地均匀,支点恰好在杠杆的中心,并且不计支点处摩擦
调节杠杆在水平位置平衡后,进行如图丁所示的实验,用量程为的弹簧测力计在点竖直向上拉如图丁所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为。若弹簧测力计斜向上拉如图丁所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数______ “大于”、“小于”;
该小组同学在点施加一个始终水平向左的拉力,发现无论用多大的力,都不能使杠杆在水平位置平衡,你认为原因是______ ;
小欢利用所学制作了杆秤如图戊所示,处挂物体,处挂秤砣若秤砣下吸附一小块吸铁石,则该杆秤所示的质量值______ 填“大于”、“等于”或“小于”被测物的真实质量;若将提纽向右移动两格,其余条件不变,则杆秤的量程______ 填“变大”、“变小”或“不变”。
8.(2023·陕西省延安市·月考试卷)如图是小净利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。
实验前没挂钩码,杠杆静止的位置如图甲,为使杠杆在水平位置平衡,应将螺母向______ 选填“左”或“右”端调节;
在杠杆调整到水平位置平衡后,利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂,测得数据如表。由表中实验数据,可得出杠杆的平衡条件是:______ ;
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
进行次实验的目的是______ 单项选择,选填正确答案标号;
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
如图乙,由杠杆的平衡条件可知杠杆的______ 选填“左”或“右”端会下沉;要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变两侧钩码各自数量的前提下,仅需把左侧钩码______ ;
如图丙,用同一弹簧测力计两次挂在杠杆的同一位置用力拉不超过弹簧测力计的量程,均使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计第二次的示数比第一次的示数______ 选填“大”或“小”;
如图丁,有一左粗右细的直木棒,悬挂使其水平平衡,仍利用钩码和刻度尺,使用该直木棒______ 选填“能”或“不能”探究“杠杆平衡条件”;
如图戊,杆秤是我国古老的衡量工具,现今人们仍然在使用。根据杠杆平衡条件,杆秤的刻度应是______ 的选填“均匀”或“非均匀”。
1.(2023·江苏省苏州市·月考试卷)小明在探究杠杆平衡条件的实验中,所用杠杆质量分布均匀,每个钩码质量均为。
实验前没有挂钩码时,发现杠杆右端高,要使杠杆在水平位置平衡,可将杠杆右端的螺母向______调节,调节平衡后,如图甲所示,在杠杆的左边处挂四个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右端处挂同样的钩码______个。若将、两点下方所挂的钩码同时向支点靠近格,那么杠杆______选填“左”或“右”端将会下沉。
实验中小明发现用图乙所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡,但老师建议不宜采用这种方式,其主要原因为______。
A.一个人无法独立操作
B.不方便测量力臂
C.力和力臂数目过多,不易得出结论
D.杠杆受力不平衡
完成实验后小明突发奇想,想利用该杠杆重心始终位于点制作一个可以直接测量质量的“杆秤”。
如图丙所示,以杠杆上的点为支点,当在位置挂个钩码,杠杆在水平位置刚好平衡,则该杠杆的质量______。然后小明将位置的个钩码取下,挂到右侧作为“秤砣”。
为了将该“杆秤”的零刻度线标在位置处,小明应在图丙位置处装配一质量为______的吊盘。
接着小明在图丁的位置标记上该“杆秤”能测的最大质量______,并将其它质量数均匀标记在之间的刻度线上,完成“杆秤”的制作。
小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量,不留意只将两个钩码作为“秤砣”来使用,则小红的测量结果会______选填“偏小”、“依然准确”或“偏大”。
小华在小明实验的基础上将“杆秤”改装成简易的液体密度秤,如图戊所示,将位置的吊盘换成等质量且容积足够大的空桶,将右侧的“秤砣”换成一已知质量的物块,现往空桶内分别注入密度已知的等体积的不同液体,改变物块悬挂点的位置,当密度秤在水平位置平衡时,在悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中不正确的是______。
A.秤的刻度值可均匀标记在之间的刻度线上
B.秤的刻度值向右越来越大
C.增大的质量,秤的量程会增大
D.将支点向右侧移动格,秤的量程会增大
2.(2023·江苏省扬州市·模拟题)小明用如图所示装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。
安装好装置后,杠杆位置如图甲所示,此时杠杆____平衡不平衡,为使其在水平位置平衡,应将平衡螺母向_____调节。
如图乙所示,杠杆调节平衡后,在处悬挂个钩码,每个钩码重,如果在处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡,拉力最小时,大小为_____。
得到实验结论后,利用图丙所示装置,轻质杠杆可绕转动,点悬挂一重物,点受到电子测力计竖直向上的拉力,杠杆水平静止。保持方向不变,的力臂记为,改变点位置,与____的关系图像为图丁中的;若将从移至,再重复上述步骤,上述关系图像应为图丁中的_____选填“”或“”或“”或“”。
3.(2023·新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市·期末考试)小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
小明实验前发现杠杆右端低,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是______;
如图甲所示,在杠杆左边处挂个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边处挂同样钩码______个;
在探究过程中,需要测量和记录动力、动力臂、阻力,阻力臂四个物理量,在进行多次实验的过程中,小明______可以不可以同时改变个量进行探究测量;
做实验时,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,弹簧秤的示数将______。填“变大”、“变小”或“不变”,设杠杆质地均匀,支点恰好在杠杆的中心,并且不计支点处摩擦
探究了杠杆的平衡条件后,小明对天平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测出和如图丁所示,则游码的质量为______利用测出的物理量表达;
调节杠杆在水平位置平衡后,进行如图戊所示的实验,用量程为的弹簧测力计在点竖直向上拉如图戊所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为。若弹簧测力计斜向上拉如图戊所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为______大于小于,此时拉力的方向与竖直方向的最大夹角为______。
该小组同学在点施加一个始终水平向左的拉力,发现无论用多大的力,都不能使杠杆在水平位置平衡,你认为原因是______。
4.(2022·湖南省益阳市·模拟题)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,动手制作量程为克的杆秤图乙;
【制作步骤】
做秤杆:选取一根筷子,在筷子左端选择两点依次标上“”、“”;
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“”处;
系秤纽:在秤杆的“”处系上绳子;
标零线:将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“”;
定刻度:
【交流评价】
杆秤是一种测量 的工具,秤杆平衡时支点是图乙中的 点选填“”“”或“”;
当在秤盘上放置物体称量时,秤砣应从“”刻度向 侧移动;
步骤标零线的目的是 ;
根据杠杆平衡条件可知,杆秤的刻度是 选填“均匀”或“不均匀”的;定刻度时,小科和小思采用不同的方法,你认为 的方法更合理;
小科:先在秤盘上放克物体,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;然后在秤盘上放克物体;按上述方法直到标出所有刻度;
小思:在秤盘上放克物体,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,和之间分为等份,依次标上相应刻度。
5.(2022·江西省九江市·期末考试)在“探究杠杆平衡条件”实验中,实验所用的器材有:支架,刻度均匀的杠杆每小格为,细线,重的钩码若干。
实验前,杠杆在支架上静止时如图甲所示,此时杠杆处于 填“平衡”或“非平衡”状态。
接下来,应将杠杆的平衡螺母向 填“左”或“右”调节,使杠杆在水平位置平衡。这样操作的好处是,既消除了杠杆自重对实验结果的影响,又便于 。
杠杆在水平位置平衡后,分别在杠杆两端加减、移动钩码,每次使杠杆在水平位置重新平衡后,将实验测量的数据记录在表中。
次数
第次实验时,在杠杆点挂上个钩码,如图乙所示,要使杠杆在水平位置平衡,应在点挂上 个钩码。
分析上面的表格数据,小明认为杠杆平衡的条件可能是“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”,也可能是“动力动力臂阻力阻力臂”。为了确定结论,他制作了一个密度均匀的圆盘相当于杠杆,如图丙,圆盘可以绕着圆心转动转轴阻力忽略不计,圆盘上所在直线上相邻两点间距离相等,他先在圆盘的点挂上个钩码,然后在点挂上适量钩码,圆盘恰好平衡。
保持力臂不变,改变支点到作用点的距离,可以把点的这些钩码改挂在 点,观察圆盘是否平衡;
保持支点到作用点的距离不变,改变力臂的大小,可以把点的这些钩码改挂在 点,观察圆盘是否平衡;
若杠杆平衡的条件是“动力动力臂阻力阻力臂”,则上面两次实验中的现象是 填“实验平衡”“实验平衡”“实验和都平衡”“实验和都不平衡”。
参考答案
1.(2020·山东省济南市·模拟题)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
【答案】C
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:“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”,是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的,此时的力臂正是支点到力作用点的距离。为得出普遍结论,应改变力的方向使力臂不等于支点到力作用点的距离,多做几次实验,得出实验结论,故正确的实验操作应该是,去掉一侧钩码,换用弹簧测力计斜向下拉。
故选:。
杠杆平衡条件:动力动力臂阻力阻力臂。从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂;从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂。力臂不一定是支点到力作用点的距离。探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂,同时杠杆的重心通过支点,消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
为得出普遍结论,用弹簧测力计拉杠杆,使力与杠杆不垂直,多做几次实验,得出实验结论。
此题主要考查学生对于杠杆平衡条件的理解,解题的关键是理解力臂的概念,它是指从支点到力的作用线的距离。
2.(2023·江苏省徐州市·月考试卷)小东在验证杠杆平衡条件时,使用的每个钩码的重力均为,杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向______ 选填“左”或“右”端调节。杠杆水平平衡后,在杠杆上的点悬挂了个钩码,如图乙所示,为使杠杆保持水平平衡,在点施加的最小拉力为______ 。
【答案】右
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:如图,杠杆的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡;
设杠杆一格长为,杠杆水平平衡后,在杠杆上的点悬挂了重力均为钩码个,杠杆会逆时针转动,为使杠杆保持水平平衡,要使在点施加最小拉力,则动力臂最大,所以在处用弹簧测力计应竖直向上拉,根据杠杆的平衡条件可得,
故F。
故答案为:右;。
调节杠杆两端的平衡螺母,使平衡螺母向上翘的一端移动,使杠杆在水平位置平衡;
设杠杆一格长为,杠杆水平平衡后,在杠杆上的点悬挂了重力为钩码个,杠杆会逆时针转动,为使杠杆保持水平平衡,在处用弹簧测力计竖直向上拉,根据杠杆的平衡条件可得。
本题考查探究杠杆平衡条件的实验,关键是将实验操作步骤及实验结论记忆清楚,仔细分析解答。
3.(2023·江苏省·同步练习)小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象.为使杠杆水平平衡,图甲应采取的操作是________________________;图乙应采取的操作是____________________________________________.
【答案】将平衡螺母向左调节 ;将右侧钩码向左移动或将左侧钩码向左移动
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】【分析】

【解答】

4.(2023·江苏省·同步练习)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
小明安装好杠杆后,发现杠杆静止如图甲所示,此时杠杆处于________填“平衡”或“非平衡”状态.
如图乙所示,杠杆调节平衡后,在处悬挂个钩码,每个钩码重如果在处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡,当方向为________时,拉力最小,大小为________.
课后,小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币,使其在水平位置再次平衡,如图丙所示,则力臂________若两边同时各取走一枚硬币,则杠杆的________端将下沉.
【答案】平衡 竖直向下 右
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】略
5.(2023·全国·同步练习)在“探究杠杆的平衡条件“实验中:
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。
杠杆调节平衡后,在如图乙所示点悬挂个钩码每个钩码重力为,在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______重复多次实验,进一步探究杠杆的平衡条件。
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 动力臂 阻力 阻力臂
【答案】左 不可靠 没有同时改变力与力臂的大小
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件、弹簧测力计
【解析】解: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;
图乙中所示的弹簧测力计的分度值是,故示数为;
由表格数据可知,实验中动力臂和阻力臂的大小不变,所以得出动力与阻力成正比关系的结论,该结论不可靠,应同时改变力与力臂的大小进行多次实验。
故答案为:左;;不可靠;没有同时改变力与力臂的大小。
在调节杠杆平衡时,应将平衡螺母向较高的一端调节;
弹簧测力计读数时首先认清分度值,然后再读数;
在“探究杠杆的平衡条件“实验中应该同时改变力与力臂的大小。
本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作,要求平时做实验时多加注意,锻炼自己的实验操作能力。
6.(2023·江苏省扬州市·月考试卷)在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向______ 调节选填“左”或“右”,直到杠杆在______ 位置平衡。
如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在点挂个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在点挂______ 个相同的钩码,当杠杆平衡后,在、两点下方各取下一个钩码,则杠杆______ 选填“左”或“右”端下沉。
如图丙所示,若不在点挂钩码,改用弹簧测力计在点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当测力计从位置转到位置时,其示数大小将______ 选填“变大”、“变小”或“不变”。在探究过程中,需要测量和记录动力、动力臂、阻力、阻力臂四个物理量,在进行多次实验的过程中,小明______ 选填“可以”或“不可以”同时改变个量进行探究测量。
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丁所示装置进行探究,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杠杆平衡条件不相符,其原因是:______ 。
小红回家后利用筷子,秤钩,轻质细绳,秤砣自制了杆秤。如图戊所示,秤钩挂在点,改变物体悬挂点的位置至,使木筷在水平位置静止,的长度为,的长度为;的长度为,物体的质量为,则点作为杆秤对应的质量刻度值为______ ,该杆秤所能测量的物体质量的最大值为______ 。
【答案】右 水平 右 变大 可以 杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,这样方便测量力臂;
设杠杆每个格的长度为,每个钩码的重力为,根据杠杆的平衡条件:,即,解得,需挂个钩码;若在、两点下方各取下一个钩码,则左侧,右侧,因为杠杆不能平衡,右端将下沉;
如图丙所示,保持点不变,若拉力向右倾斜时,此时的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大;
在“探究杠杆平衡条件”实验时本实验中,不断改变动力臂和阻力臂,可以同时改变多个物理量,多次进行实验;
图丁中,杠杆的重心不在支点上,杠杆的重力对杠杆转动产生了影响,导致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,其原因是杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响;
秤钩处不放物体时,杆秤平衡,则点作为杆秤对应的质量刻度值为;
该杆秤所能测量的物体质量的最大时,在点,
根据杠杆平衡条件,可知:
又因,,故可得:,
即:;
故答案为:右;水平;;右;变大;可以;杠杆自身重力对杠杆的平衡有影响;;。
调节杠杆在水平位置平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动;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;
设一个钩码重为,杠杆一个小格是,根据杠杆平衡条件判断在点挂钩码的数量;根据杠杆平衡条件判断哪端下沉;
根据杠杆的平衡条件分析解答;多次实验为了减小误差或者寻找规律进行多次测量,如果物理量是个恒量,多次测量求平均值可以减小实验误差;
图丁中,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。
根据杠杆平衡条件分析得出结论。
本题考查“探究杠杆平衡条件的实验”,重点考查了实验器材组装,杠杆平衡条件的分析等问题,有一定难度。
7.(2023·江苏省南通市·月考试卷)如图所示探究“杠杆平衡的条件”的几个实验情景:
挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆______ 是否平衡,应向______ 左右调节平衡螺母,才能使杠杆在水平位置平衡,此时需要调水平平衡的目的是______ ;
如图乙所示,点挂有个质量均为的钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在点挂______ 个质量均为的钩码;
如图乙所示,小明用弹簧测力计替代钩码;在点竖直向下拉,然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜,要使杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将逐渐变大,原因是______ ;
在实验中,改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是______ 。
A.使测量数据更准确
B.多次测量取平均值减小误差
C.避免偶然性,使实验结论具有普遍性
【答案】是 左 消除杠杆重对杠杆平衡的影响 拉力的力臂变小
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:杠杆处于静止状态,说明处于平衡状态,由图甲可知杠杆的右端下倾,所以应将平衡螺母向左移动,使杠杆在水平位置平衡;实验前使杠杆在水平位置平衡,此时杠杆的重心和支点在同一竖直线上,是为了消除杠杆自重对实验的影响;
设杠杆每一格的长度为,由题意知,一个钩码的重力为,
由杠杆的平衡条件可得,解得,所以应在杠杆处应挂的钩码数是个;
弹簧测力计在处竖直向上拉时,拉力的方向与杠杆垂直,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,动力变大,弹簧测力计的示数变大;
多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件。该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性,故选C。
故答案为:是;左;消除杠杆重对杠杆平衡的影响;;拉力的力臂变小;。
实验前需调节杠杆在水平位置平衡,可以消除杠杆自重对实验的影响;
如果杠杆左端下沉,应向右调节平衡螺母,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;
根据杠杆的平衡条件“动力动力臂阻力阻力臂”可知在位置挂钩码的个数;
根据操作中引起力臂的变化,然后根据杠杆平衡条件分析解题;
实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性。
此题是探究杠杆平衡实验,考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用,在利用平衡条件公式时,要注意分析力和对应的力臂。
8.在学习了杠杆、密度、浮力的知识后,小琳想利用杠杆平衡条件测一个手镯的密度,进行了以下操作:
把杠杆悬挂在水平支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆___________选填“是”或“不是”处于平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向___________选填“左”或“右”调节;让杠杆处于水平平衡的目的是为了便于测量_______________________________。
用细线将手镯挂于杠杆左侧第格处,将个钩码挂于杠杆右侧,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,此时钩码在支点右侧第格处,如图乙所示。每个钩码的质量为,则手镯的质量为___________;
经过多次实验得出杠杆平衡的公式为____________________用、、、表示。
【答案】是;右;力臂长度;


【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件、杠杆的平衡条件
【解析】【分析】
本题考查了探究杠杆平衡条件实验的过程和方法
杠杆处于静止状态就是平衡状态;将杠杆调成水平平衡状态是为了方便测量力臂长度;
根据杠杆平衡条件得出手镯的质量;
杠杆平衡公式为;
【解答】
静止的物体处于平衡状态,因此右端上翘的杠杆处于平衡状态;为了使杠杆水平平衡,平衡螺母应向右调节,杠杆水平平衡可以方便测量力臂的长度;
设杠杆上一格长度为,杠杆杠杆平衡条件可知,有解得,即手镯的质量为
杠杆的平衡公式为.
9.(2023·江苏省南京市·月考试卷)如图所示漫画描绘的是猴子和兔子分萝卜的情景,究竞谁分得的萝卜重,德州市育红中学的三位同学提出了自己的猜想:甲认为:猴子胜利了;乙认为:兔子胜利了;丙认为:猴子和兔子谁也没有沾光。到底谁的猜想正确呢?
为此,同学们设计了如图甲所示的实验,根据该实验现象,可以判断猜想正确的同学是______ 选填“甲”“乙”或“丙”。
根据图甲的实验,同学们还得出结论:只要满足“动力动力作用点到支点的距离阻力阻力作用点到支点的距离”,杠杆就能平衡。
你认为这个结论是______ 的选填“正确”或“错误”。
如何利用图乙的装置来验证你的观点?答:______ 。
得到正确结论后,利用图乙装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用一只量程为的弹簧测力计,左侧只悬挂重物,当杠杆在水平位置平衡时,计算可知,悬挂的重物最重为______ 。
【答案】甲 错误 用弹簧测力计斜向下拉,比较“动力动力作用点到支点的距离和阻力阻力作用点到支点的距离”的大小
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:三幅图中左边钩码个数和力臂都不变,但右边随着钩码个数的减少,力臂在变大,可得重力越大,其力臂越小,即甲同学猜想正确;
实验时应将弹簧测力计钩在杠杆右侧的不同位置沿倾斜方向拉,使杠杆在水平位置平衡,会发现:“阻力阻力作用点到支点的距离动力动力作用点到支点的距离”可判断这个结论错误。
设杠杆上的一个刻度为,重物的最大重力为,当重物在左边一格处,拉力作用在杠杆右边第格处时,此时悬挂的重物最重,
根据杠杆的平衡条件可得:,
解得,。
故答案为:甲;错误;用弹簧测力计斜向下拉,比较“动力动力作用点到支点的距离和阻力阻力作用点到支点的距离”的大小;。
从三幅中可看出,当钩码的个数越少时,其力臂就越长。由杠杆的平衡条件可得甲同学的猜想是正确的;
杠杆的平衡条件:动力动力作用线的距离阻力支点到阻力作用线的距离,
所以此结论是错误的,让拉力的方向不沿竖直方向而是倾斜时,根据其读数及钩码重和各自作用点到支点的距离关系便可证明此结论是错误的;
设杠杆上的一个刻度为,重物的重力为,根据杠杆的平衡条件计算即可。
此题主要考查学生对于杠杆平衡条件的理解,解题的关键是理解力臂的概念,它是指从支点到力的作用线的距离。用所学的杠杆的平衡条件解释分萝卜问题,并采用漫画的形式,比较新颖,好题。
10.(2023·全国·月考试卷)学习了杠杆知识后,小红利用身边的物品来探究杠杆平衡条件。如图所示,她选择的器材有:铅笔、橡皮块若干每块橡皮重力为、细线、刻度尺等。
她将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,此时铅笔______ 选填“是”
或者“不是”处于平衡状态,若想调节铅笔水平平衡,她应将细线向______ 选填“左”
成“右”移动。
调节水平平衡后,她用细线绑定数量不等的橡皮块挂在杠杆支点两侧,移动其位置,使杠杆仍在水平位置平衡,如图乙所示,并将所测数据记录在下表中。
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
记录数据后,小红便分析得出了如下结论:“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”。你认为小红实验中的不足之处是______ ,为了进一步完善实验,得到正确的结论,接下来的做法还应该多次改变______ 和______ 并进行实验。
在实验过程中,铅笔水平平衡后如图乙,小红不小心将前端细长的铅笔芯弄断了如图丙,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线上方固定如图丁,则松手后铅笔______ 。
A.左端下沉
B.右端下沉
C.仍然水平平衡
【答案】是 左 只进行一次实验,具有偶然性,结论不可靠 力的大小 改变力的方向,让力臂不在杠杆上
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:由图可知,铅笔静止在如图甲所示位置,铅笔处于静止状态,所以此时铅笔处于平衡状态;
铅笔静止后左端下沉,若想调节铅笔水平平衡,应将支点向左移动,即细线向左移动;
“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”,是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的,也就是实验过程中通过一次实验得出实验结论,很具有偶然性;为了进一步完善实验,得到普遍规律,小红尝改变力的大小、改变力的方向,让力臂不在杠杆上继续进行探究;
由乙图可知,把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定,对于杠杆来说,杠杆两侧的重力不变,但是杠杆左侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,
,杠杆不能在水平位置平衡,杠杆右端下沉,故B正确。
故答案为:是;左;只进行一次实验,具有偶然性,结论不可靠;力的大小;改变力的方向,让力臂不在杠杆上;。
杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态;
铅笔静止后左端下沉,若想调节铅笔水平平衡,应将支点向左移动,即细线向左移动;
从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂;从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂;为了得到普遍规律,避免偶然性,应改变力的大小、改变力的方向、改变力的作用点继续进行探究;
铅笔芯折断后,固定在左端细线下,据此分析杠杆力臂的变化,根据杠杆平衡的条件分析解答。
此题是探究杠杆平衡条件的实验,考查了杠杆的调平及实验中应注意的问题,在实验中为得到普遍性的规律,应多测几组数据进行分析。
11.(2022·江苏省常州市·月考试卷)在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
实验前,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;要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向______ 调节,这样做的目的是______ ;
如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在点挂个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在点挂______ 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将、两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格,则杠杆______ 选填“能”或“不能”在水平位置保持平衡;
如图丙所示,若不在点挂钩码,改用弹簧测力计在点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从位置转动到位置时,其示数大小将______ 选填“变大”“变小”或“不变”;
如图丁所示,已知每个钩码重,杠杆上每小格长度为,当弹簧测力计在点斜向上拉与水平方向成角杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计示数的大小为______ 。
实验时,在杠杆左边某位置挂上钩码,并保持钩码数量和力臂不变,在右边用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡,测出多组动力臂和动力的数据,绘制成,的关系图像,如图戊所示。请根据图像推算,当为时,为______ 。
【答案】平衡 右 便于测量力臂 不能 变大
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:杠杆静止在如图甲所示位置,杠杆处于静止状态,所以此时杠杆处于平衡状态;
调节杠杆在水平位置平衡,目的是便于从杠杆上测量力臂,同时是为了让杠杆的重心在支点上,可避免杠杆自重的影响;杠杆的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动;
设杠杆每个格的长度为,每个钩码的重力为,由杠杆的平衡条件可得,
即,
解得,故需挂个钩码。
若、两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格,则左侧为,右侧为,
因为,
故杠杆右端下沉,不能在水平位置保持平衡。
由图丙知道,保持杠杆水平位置平衡,测力计从位置转到位置,此时拉力的力臂变短,根据杠杆的平衡条件知道,拉力变大,即测力计示数变大。
当弹簧测力计在点斜向上拉与水平方向成角杠杆,此时动力臂等于,
根据杠杆的平衡条件可得,;
由于此题中的阻力和阻力臂不变,据可知,利用图像乙中任意一组数据都能得出,;
故若当为时,。
故答案为:平衡;右;便于测量力臂;;不能;变大;;。
杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态;
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,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡;要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母向上翘的一端移动;
设一个钩码重为,杠杆一个小格是,根据杠杆平衡条件判断在点挂钩码的数量;根据杠杆平衡条件判断是否平衡;
根据杠杆的平衡条件分析解答;
当弹簧测力计在点斜向上拉与水平方向成角动力臂是,根据杠杆的平衡条件求出弹簧测力计的读数;
由于此题中的阻力和阻力臂不变,故据杠杆的平衡条件分析即可解决。
此题是探究杠杆平衡实验,考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用,在利用平衡条件公式时,要注意分析力和对应的力臂。
1.(2023·辽宁省沈阳市·模拟题)小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的重的钩码若干个。
如图所示,此时的杠杆______选填“是”或“不是”平衡状态。实验时为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,且便于直接从杠杆上读出力臂的大小,应将杠杆调到______。
小明同学所在实验小组完成一次操作后,实验现象如图所示,他们记录的数据为动力,动力臂,阻力,则阻力臂。甲同学测出了这组数据后就得出了“动力动力臂阻力阻力臂”的结论,乙同学认为他的结论不一定科学,理由是______。他把右边的钩码换成弹簧秤,使杠杆从水平位置慢慢转过一定角度,如图所示,此过程中,弹簧秤拉力的大小______选填“变大”、“变小”或“不变”。
图实验中,小明把两边的钩码同时远离支点一格,杠杆不再平衡,______选填“左”或“右”端会下沉。小明回家又做了图的探索,将一根长为,重为的均匀木棒,有的木棒伸出桌子边缘,用竖直向下的力压木棒的一端,当______时,木棒刚好会被翘起。
【答案】是;水平位置平衡;一组实验数据太少,具有偶然性,不便找出普遍规律;不变;左;。
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:
杠杆保持静止,此时杠杆是处于静止状态,达到平衡;实验时为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,且便于直接从杠杆上读出力臂的大小,应将杠杆调到水平位置平衡;
只有一次实验得出杠杆平衡的条件是:动力动力臂阻力阻力臂。这种结论很具有偶然性,不合理;要进行多次实验,总结杠杆平衡条件。
力臂等于支点到力的作用线的距离,竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图所示,此过程中,弹簧测力计拉力的力臂变小,钩码对杠杆拉力的力臂也变小,但是根据三角形的相似性,动力臂和阻力臂的比值是不变的,所以拉力大小不变;
设一个钩码重为,杠杆一个格的长度为,杠杆在水平位置平衡后,如果将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后,
左端力与力臂的乘积为,
右端力与力臂的乘积为,左端下沉;
为了木棒刚好会被翘起,此时杠杆的支点是桌子边缘,根据杠杆的平衡条件可知,

解得。
故答案为:是;水平位置平衡;一组实验数据太少,具有偶然性,不便找出普遍规律;不变;左;。
杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态;调节杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;
探究杠杆平衡条件时,一般要进行多次测量,为了使实验结论具有普遍性,只有一次实验得出的结论是不科学的。图使杠杆由水平位置缓慢转动到图中位置,求出各自的力臂根据杠杆平衡条件即可求判断的大小变化。
根据杠杆的平衡条件可知,当杠杆两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离,力和力臂的乘积大的一端下沉;根据均匀木杆确定杠杆的重心,支点为;然后根据杠杆平衡的条件:计算出的大小。
本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作,要求平时做实验时多加注意,锻炼自己的实验操作能力。还考查了利用杠杆的平衡条件解题能力。
2.(2023·江苏省·同步练习)小明在社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时,还在扳手手柄上加了一个套筒,如图甲所示。于是小明设计了如图乙所示的装置,探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。
测量时,总保持杠杆在水平位置平衡,目的是便于______ 。
改变动力臂,多次测量,根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像,则杠杆左端所挂重物的重力大小是______ 杠杆上每一小格长度为,小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积如图丙中阴影部分总相等,原因是______ 。
【答案】测量力臂 阻力与阻力臂的乘积保持不变
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件、杠杆的平衡条件
【解析】解:测量时,总保持杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量力臂;
由题意可知,只改变动力臂,多次测量,则阻力与阻力臂的乘积保持不变,根据杠杆平衡条件可知,利用图象中任意一组数据都能得出,

由图乙可知,,则杠杆左端所挂重物的重力:;
图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积是动力与动力臂的乘积,根据杠杆平衡条件可知,,而阻力与阻力臂的乘积保持不变,故图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积总相等。
故答案为:测量力臂;;阻力与阻力臂的乘积保持不变。
让杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂;
阻力和阻力臂的乘积不变时,从图象中选择动力和动力臂的对应值,得出动力跟动力臂的乘积也不变,据此分析。
本题考查了杠杆平衡的调节、应用杠杆平衡条件计算和分析问题,属常考考点,一定要掌握。
3.(2023·黑龙江省哈尔滨市·月考试卷)学习杠杆知识后,瑶瑶利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件,她所选择的器材有铅笔、橡皮若干每块橡皮质量为、细线、刻度尺等。
她将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,若想调节铅笔水平平衡,她应将细线向______ 选填“左”或“右”移动;调节铅笔水平平衡在实验测量时的优点:便于测量______ ;
在实验过程中,铅笔水平平衡后如图乙所示,瑶瑶不小心将前端的铅笔芯弄断了如图丙所示,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线下固定如图丁所示,则松手后铅笔______ 填字母序号;
A.左端下沉
B.右端下沉
C.仍然水平平衡
学习了功的知识后,瑶瑶回看表格中记录的数据,她想能否将:“”中的单位换成?根据功的定义,你觉得可以换吗?______ 选填“可以”或“不可以”。
【答案】右 力臂的长度 不可以
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:铅笔静止后如图甲所示,铅笔略微向右边倾斜,说明其重心靠右,应该将细线向右移动。调节铅笔水平平衡,这样左右添加重物后,其力臂都在铅笔上,便于测量力臂的长度。
铅笔水平平衡后,瑶瑶将铅笔稳住,并将断裂的铅笔芯放到右端细线上方固定,如图所示,铅笔芯所放位置的力臂小于原位置的力臂,根据杠杆平衡条件可知,其不会保持平衡,而是左端会下沉,故选:。
故选:。
功是物理学中表示力对物体作用的空间的累积的物理量,功是标量,大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,国际单位制单位为焦耳;而在这个实验中,力臂的方向与力的方向垂直,力的方向上并没有位移,所以,没有做功,所以,不可以将替换为。
故答案为:右;力臂的长度;;不可以。
铅笔右端下沉,说明其重心在支点右侧;要使铅笔水平平衡,需使铅笔所受重力的作用线过支点,据此分析细线移动方向;调节铅笔水平平衡,便于测量力臂的长度;
根据杠杆平衡的条件分析;
铅笔芯折断后,固定在左端细线下,据此分析杠杆力臂的变化,根据杠杆平衡的条件分析解答。
本题是探究杠杆平衡条件的实验,考查了杠杆的调平,及实验中应注意的问题,在实验中为得到普遍性的规律,应多测几组数据进行分析。
4.(2023·江苏省苏州市·月考试卷)在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
实验前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆______ 选填“是”或“不是”平衡状态;此时我们常把杠杆的平衡螺母向______ 调,直至在水平位置平衡;
如图乙所示,在点挂个重均为的钩码,在点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为______ ;
如图丙,保持点所挂钩码的数量和位置不变,将弹簧测力计绕点从位置缓慢转到位置,杠杆始终保持水平平衡,在此过程中拉力 ______ 选填“变大”、“变小”或“不变”;
竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图丁所示,此过程中,弹簧测力计的示数______ 选填“变大”、“变小”或“不变”;
下列三个因素中,不会影响探究结果的是______ 。
A.铁架台没有放在水平桌面上
B.弹簧测力计的弹簧和刻度盘之间摩擦较大
C.实验所用的钩码生锈
小明用如图戊所示的装置研究“杠杆的机械效率”实验时,将重为的钩码挂在铁质杠杆上点,弹簧测力计作用于点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,杠杆的机械效率;若仅将弹簧测力计改挂到点,仍将钩码竖直向上匀速提升的高度,杠杆的机械效率为,则 ______ “”“”“”。
【答案】是 右 变大 不变
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:挂钩码前杠杆处于静止,此时杠杆能达到平衡状态;杠杆的左端低,往右边上翘,因此要想使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向右调节,这样做的主要目的是方便测量力臂;
由图根据杠杆平衡条件可知,代入数据可得解得:;
根据杠杆的平衡条件分析,将测力计绕点从位置转动到位置过程中,钩码的重力不变,其阻力臂不变,即阻力与阻力臂的乘积不变,而动力臂在从到的过程逐渐减小,动力逐渐增大;
力臂等于支点到力的作用线的距离,竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图所示,此过程中,弹簧测力计拉力的力臂变小,钩码对杠杆拉力的力臂也变小,但是根据三角形的相似性,动力臂和阻力臂的比值是不变的,所以拉力大小不变;
、实验前需要调整杠杆平衡,故铁架台没有放在水平桌面上对杠杆的平衡无影响,故A符合题意;
B、弹簧测力计的弹簧和刻度盘之间摩擦较大,对实验有影响,故B不符合题意;
C、所用的钩码上锈,单个钩码的重力不完全相等,则多个钩码总重力无法确定,对实验结果有影响,对测量结果造成误差,故C不符合题意。
故选A;
原来弹簧测力计作用于点,竖直向上匀速拉动弹簧测力计时,测得杠杆的机械效率;将弹簧测力计移动到点时,仍将钩码竖直向上匀速提升相同的高度,根据可知有用功不变;
因杠杆的偏转角度不变,则杠杆重心上升的高度不变,根据可知,克服杠杆重和摩擦所做额外功不变;由于有用功和额外功都不变,所以总功也不变,根据可知杠杆的机械效率不变,即。
故答案为:是;右;;变大;不变;;。
静止时处于平衡状态;若要使杠杆在水平位置平衡,应该将平衡螺母向杠杆上翘的一端移动;杠杆水平位置平衡,这样做的主要目的是方便测量力臂;
根据杠杆的平衡条件求出拉力的大小;根据杠杆自身重力对杠杆平衡的影响分析弹簧测力计的示数变化;
在测力计转动过程中,钩码的重力不变,其力臂不变,根据杠杆的平衡条件分析拉力与其力臂的乘积变化情况;
图使杠杆由水平位置缓慢转动到图中位置,按照相似三角形比例关系找出各自的力臂比例关系,根据杠杆平衡条件即可求判断的大小变化;
从各因素对动力、阻力的影响角度进行分析解答;
该实验中克服钩码重力做的功为有用功,克服杠杆重力做的功为额外功,总功等于有用功与额外功之和;通过分析有用功、额外功和总功的变化得出机械效率的变化。
本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程,包含对杠杆平衡条件的理解、实际操作、实验方法、数据分析等,考查较为全面,是我们应该掌握的重点实验;
还考查杠杆机械效率的测量,把握有用功、额外功和总功的计算方法,明确两次实验中杠杆重心上升的高度不变是关键。
5.(2023·福建省福州市·模拟题)小明同学在探究“杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图的实验装置每个钩码重。
实验前,杠杆在图甲所示位置静止,杠杆处于______选填“平衡”或“非平衡”状态,此时应将平衡螺母向______调节,使杠杆在水平位置保持平衡。
小明同学想能不能借助杠杆测出一个小球的密度呢?于是她设计了如图乙的实验步骤:
将小球挂在杠杆的端,将钩码挂在杠杆的点,杠杆在水平位置平衡
用刻度尺测出的长度
将小球浸没在水中,将钩码移至点,杠杆仍在水平位置平衡
用刻度尺测出的长度
小球密度的表达式______。用实验测得的物理量以及已知量表示,杠杆重力忽略不计
【答案】平衡;左;
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件、杠杆的平衡条件
【解析】解:杠杆停在如图甲所示的位置,保持静止状态,杠杆处于平衡状态;
要使杠杆在水平位置处于平衡状态,应将左边的平衡螺母向左调节,或是将右边的平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置保持平衡;
杠杆第一次平衡时:,
杠杆第二次平衡时:,
解方程组得:。
故答案为:平衡;左;。
杠杆静止时或杠杆匀速转动时,杠杆处于平衡状态;左沉右调;
根据杠杆的平衡条件,列出两次时的平衡方程,组成方程组进行求解,即可求得密度的密度。
本题考查了杠杆平衡的条件,在实验中我们应首先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以便直接读出力臂;杠杆平衡的条件就是动力动力臂阻力阻力臂。
6.(2023·江苏省盐城市·月考试卷)如图所示,小明在家里用筷子、细线、几块相同的橡皮擦和钢卷尺等物品“探究杠杆的平衡条件”。
小明将细线系在筷子的中部位置,筷子静止后如图所示,此时筷子处于______选填“平衡”或“非平衡”状态;接下来他应该将细线向______选填“左”或“右”移动
适当距离,让筷子在水平位置平衡,这样做除了可以消除筷子所受的重力对实验的影响外,还具有便于______的优点。
调节筷子在水平位置平衡,小明把数量不等的橡皮擦分别挂在筷子两侧,然后用钢卷尺测出橡皮擦悬挂点距支点的距离,如图所示,实验数据记录在如表中。在第三次实验中______时筷子才能在水平位置平衡;在第二次实验中,将两侧的橡皮擦向远离支点的方向移动,则筷子将______选填“左侧下沉”、“右侧下沉”或“仍然水平平衡”。
实验 左侧橡皮擦个数个 左侧橡皮擦悬挂点距支点距离 右侧橡皮擦个数个 右侧橡皮擦悬挂点距支点距离
小明利用橡皮擦和筷子制作了一把“杆秤”,如图所示,他想增加“杆秤”的量程,应将悬挂“杆秤”的细线向______选填“左”或“右”移动一定的距离;小明将作为“秤陀”的橡皮擦取下擦了一些字以后,再用此“秤陀”称量物品的质量,则测量结果______选填“大于”“小于”或“等于”物品的真实质量。
【答案】平衡 左 测量力臂 左侧下沉 左 大于
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:由图可知,筷子静止在如图甲所示位置,筷子处于静止状态,所以此时筷子处于平衡状态;
筷子静止后左端下沉,若想调节筷子水平平衡,应将支点向左移动,即细线向左移动;调节筷子水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响,同时便于测量力臂的大小;
设每块橡皮擦重为,根据杠杆平衡条件有:,解得:,
在第二次实验中,将两侧的橡皮擦向远离支点的方向移动,则有:,故筷子左侧下沉;
杆秤的原理是杠杆的平衡条件,如图所示,若增加“杆秤”的量程,要使杆秤仍在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可知增大了阻力,动力不变,应增大动力臂,减小阻力臂,因此应将悬挂“杆秤”的细线向左移动;
小强将作为“秤砣”的橡皮取下擦了一些字以后,秤砣的质量减小,再用此“秤砣”称量物品的质量,减小,即减小,根据,而不变,由杠杆的平衡条件,所以要变大,杆秤所示的质量值要偏大。
故答案为:平衡;左;测量力臂;;左侧下沉;左;大于。
杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态;
杠杆在水平位置平衡后,重力的方向跟杠杆垂直,支点到力的作用点的距离就是力臂,同时能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡;
设每块橡皮擦重为,根据杠杆平衡条件进行分析;
想要增加杆秤的量程,可根据杠杆的平衡条件分析;若秤砣有缺损时,左边的力和力臂不变,右边的力减小,根据杠杆的平衡条件知道右边的力臂增大,即:杆秤所示的质量值要大于被测物体的真实质量值.
本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,涉及到杠杆的五要素、杠杆的调节、杆秤的测量原理,属于难题。
7.(2023·江苏省扬州市·月考试卷)小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
小明实验前发现杠杆右端低,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______ 调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是______ ;
如图甲所示,在杠杆左边处挂个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边处挂同样钩码______ 个;
做实验时,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,弹簧测力计施加拉力的力臂将______ ,弹簧秤的示数将______ ;均填“变大”、“变小”或“不变”,设杠杆质地均匀,支点恰好在杠杆的中心,并且不计支点处摩擦
调节杠杆在水平位置平衡后,进行如图丁所示的实验,用量程为的弹簧测力计在点竖直向上拉如图丁所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为。若弹簧测力计斜向上拉如图丁所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数______ “大于”、“小于”;
该小组同学在点施加一个始终水平向左的拉力,发现无论用多大的力,都不能使杠杆在水平位置平衡,你认为原因是______ ;
小欢利用所学制作了杆秤如图戊所示,处挂物体,处挂秤砣若秤砣下吸附一小块吸铁石,则该杆秤所示的质量值______ 填“大于”、“等于”或“小于”被测物的真实质量;若将提纽向右移动两格,其余条件不变,则杆秤的量程______ 填“变大”、“变小”或“不变”。
【答案】左 避免杠杆自重带来影响 变小 不变 大于 水平拉力力的臂为,无法使杠杆水平平衡 小于 变小
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:杠杆的右端低,往左边上翘,因此要想使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调节;使其在水平位置平衡的主要目的是方便测量力臂,还避免杠杆自重对实验的影响;
设杠杆每个格的长度为,每个钩码的重力为,根据杠杆的平衡条件:,即,解得,需挂个钩码;
做实验时杠杆已达到平衡,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,动力臂减小,其动力臂、阻力臂的比值是不变的,所以在阻力不变的情况下,根据杠杆平衡条件分析可知动力是不变的;
弹簧测力计竖直向上拉动杠杆时,动力臂是,当斜向上拉动杠杆时,动力臂变小,阻力和阻力臂的乘积不变,根据杠杆平衡条件,动力变大,所以弹簧测力计示数大于。
在点施加一个始终水平向左的拉力,发现无论用多大的力,都不能使杠杆在水平位置平衡,当杠杆拉到水平位置时的作用线通过支点,即力臂为,而阻力和阻力臂不等于,根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡。
若秤砣下吸附一小块吸铁石时,杠杆右侧作用力增大,为了让杠杆再次在水平位置平衡,需要缩短右侧力臂长度,即缩短的长度,根据杠杆平衡条件可知,此时杆秤所示的质量值小于被测物的真实质量值;若将提纽向右移动两格,变大,变小,秤砣质量不变,
由杠杆平衡条件:可知,变小,则杆秤的称量范围变小;,
故答案为:左;避免杠杆自重带来影响;;变小;不变;
大于;水平拉力力的臂为,无法使杠杆水平平衡;小于;变小。
若要使杠杆在水平位置平衡,应该将平衡螺母向杠杆上翘的一端移动;杠杆水平位置平衡,这样做的主要目的是消除杠杆自重对平衡的影响;
根据杠杆平衡条件分析计算;
力臂指的是支点到力的作用线的距离,杠杆平衡条件:动力动力臂阻力阻力臂,根据杠杆平衡的条件可解决题目;
利用杠杆平衡条件进行判断,阻力和阻力臂的乘积不变,动力臂变化,动力也变化。
根据杠杆的平衡条件找到原因。
知道秤砣的质量和两边力臂的大小,利用重力公式和杠杆的平衡条件求被测物的质量;
若秤砣下吸附一小块吸铁石时,左边的力和力臂不变,右边的力增大,根据杠杆的平衡条件知道右边的力臂减小,即:杆秤所示的质量值要小于被测物的真实质量值。
本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程,从实际操作到数据读取、误差分析等,考查较为全面,是我们应该掌握的重点实验,根据是会用杠杆的平衡条件分析解答。
8.(2023·陕西省延安市·月考试卷)如图是小净利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。
实验前没挂钩码,杠杆静止的位置如图甲,为使杠杆在水平位置平衡,应将螺母向______ 选填“左”或“右”端调节;
在杠杆调整到水平位置平衡后,利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂,测得数据如表。由表中实验数据,可得出杠杆的平衡条件是:______ ;
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
进行次实验的目的是______ 单项选择,选填正确答案标号;
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
如图乙,由杠杆的平衡条件可知杠杆的______ 选填“左”或“右”端会下沉;要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变两侧钩码各自数量的前提下,仅需把左侧钩码______ ;
如图丙,用同一弹簧测力计两次挂在杠杆的同一位置用力拉不超过弹簧测力计的量程,均使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计第二次的示数比第一次的示数______ 选填“大”或“小”;
如图丁,有一左粗右细的直木棒,悬挂使其水平平衡,仍利用钩码和刻度尺,使用该直木棒______ 选填“能”或“不能”探究“杠杆平衡条件”;
如图戊,杆秤是我国古老的衡量工具,现今人们仍然在使用。根据杠杆平衡条件,杆秤的刻度应是______ 的选填“均匀”或“非均匀”。
【答案】右 动力动力臂阻力阻力臂或 左 靠近支点移动一格 大 能 均匀
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:如图所示,杠杆右端偏高,为使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母应向右端移动;
由表中数据可知,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,故可得出杠杆的平衡条件是:动力动力臂阻力阻力臂 或;
如果实验次数太少,实验研究得出结论具有偶然性,不具有普遍规律,实验结论必须在多次实验的基础上得出,这样才能有效地避免实验结果偶然性出现,故选:;
设杠杆每个格的长度为,每个钩码的重力为,
根据杠杆的平衡条件可知:,即,故左端下沉;
要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变两侧钩码各自数量的前提下,只需要将左侧的钩码靠近支点移动一格,则有:,即可平衡;
如图丙所示,保持作用点不变,当测力计从第一次位置到第二次位置时,此时的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,力变大,所以弹簧测力计第二次的示数比第一次的示数大;
如下图所示:
木棒处于平衡状态,木棒的重力对平衡没有影响,因而在木棒上挂上钩码,测量对应个力臂,仍可以验证杠杆的平衡条件;
如图,秤钩处不放物体时,杆秤平衡,则点作为杆秤对应的质量刻度值为;
该杆秤所能测量的物体质量的最大时,秤砣在点,
若杠杆的重心恰好在点时,根据杠杆平衡条件,可知:,
则,由于和是定值,
所以与成正比,即杆秤的刻度是均匀。
故答案为:右;动力动力臂阻力阻力臂 或;;左;靠近支点移动一格;大;能;均匀。
调节杠杆在水平位置平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动;
根据表中数据得出杠杆的平衡条件;
实验中为得出普遍性规律,应多次测量分析得出结论;
设一个钩码重为,杠杆一个小格是,根据杠杆平衡条件判断杠杆向哪端下降,要保持平衡,根据杠杆的平衡条件判断移动哪侧钩码;
当拉力向右倾斜时,这时杠杆右侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将变大;
找到不均匀的木棒的支点,木棒处于平衡状态,即可得到杠杆的平衡条件;
根据杠杆平衡条件求得物重阻力与动力臂的关系,据此进行解答。
此题是探究杠杆平衡条件的实验,考查了杠杆的调平,及实验中应注意的问题,在实验中为得到普遍性的规律,应多测几组数据进行分析以及学生对杆秤作用的了解,题目有一定的难度。
1.(2023·江苏省苏州市·月考试卷)小明在探究杠杆平衡条件的实验中,所用杠杆质量分布均匀,每个钩码质量均为。
实验前没有挂钩码时,发现杠杆右端高,要使杠杆在水平位置平衡,可将杠杆右端的螺母向______调节,调节平衡后,如图甲所示,在杠杆的左边处挂四个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右端处挂同样的钩码______个。若将、两点下方所挂的钩码同时向支点靠近格,那么杠杆______选填“左”或“右”端将会下沉。
实验中小明发现用图乙所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡,但老师建议不宜采用这种方式,其主要原因为______。
A.一个人无法独立操作
B.不方便测量力臂
C.力和力臂数目过多,不易得出结论
D.杠杆受力不平衡
完成实验后小明突发奇想,想利用该杠杆重心始终位于点制作一个可以直接测量质量的“杆秤”。
如图丙所示,以杠杆上的点为支点,当在位置挂个钩码,杠杆在水平位置刚好平衡,则该杠杆的质量______。然后小明将位置的个钩码取下,挂到右侧作为“秤砣”。
为了将该“杆秤”的零刻度线标在位置处,小明应在图丙位置处装配一质量为______的吊盘。
接着小明在图丁的位置标记上该“杆秤”能测的最大质量______,并将其它质量数均匀标记在之间的刻度线上,完成“杆秤”的制作。
小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量,不留意只将两个钩码作为“秤砣”来使用,则小红的测量结果会______选填“偏小”、“依然准确”或“偏大”。
小华在小明实验的基础上将“杆秤”改装成简易的液体密度秤,如图戊所示,将位置的吊盘换成等质量且容积足够大的空桶,将右侧的“秤砣”换成一已知质量的物块,现往空桶内分别注入密度已知的等体积的不同液体,改变物块悬挂点的位置,当密度秤在水平位置平衡时,在悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中不正确的是______。
A.秤的刻度值可均匀标记在之间的刻度线上
B.秤的刻度值向右越来越大
C.增大的质量,秤的量程会增大
D.将支点向右侧移动格,秤的量程会增大
【答案】右 右 偏大
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件
【解析】解:杠杆右高,应将杠杆平衡螺母向右端调节,使杠杆在水平位置平衡;
设杠杆的分度值为,一个钩码的重为,根据杠杆平衡条件得,,所以个;
将、两点下方所挂的钩码同时向支点靠近个格,则杠杆左端:,杠杆右端:,故右端下沉;
实验中小明的实验方式,杠杆支点左侧钩码数量过多,每个钩码对杠杆的拉力对应了每个拉力的力臂,力和力臂数目过多,不易得出结论,故选C;
以杠杆上的点为支点,当在位置挂个钩码,杠杆在水平位置刚好平衡,设杠杆的质量为,则:;解得:;
为了将该“杆秤”的零刻度线标在位置处,由可知,小明应在图丙位置处装配的吊盘的质量应等于三个钩码的质量,杠杆能够重新保持平衡,即吊盘质量为;
小明在图丁的位置挂上个钩码后,设物体的最大质量为,由杠杆的平衡条件可知:,解得:;
小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量,当使用三个钩码作为秤砣时,左侧吊盘中物体质量等于杠杆上的示数;只将两个钩码作为“秤砣”来使用,则秤砣的质量减小,阻力减小,根据杠杆的平衡条件,此时杠杆左侧托盘中物体的质量会小于杠杆上示数,所以测量结果会偏大;
设液体密度为,液体的体积为,秤砣对应的力臂为,根据杠杆平衡条件可以列式:,解得:;
:由于、、都是固定值,所以秤的刻度值可均匀标记在之间的刻度线上。A正确;
:随着的增大,的值变大,即秤的刻度值向右越来越大。B正确;
:增大的值,当取到最大值时,的值变大,即增大的质量,秤的量程会增大。C正确;
:将支点向右移动格,左侧力臂变大,右侧力臂变小,根据上述计算式,的值变小,秤的量程会减小。D错误。
故答案为:右;;右;;;;;偏大;。
在调节杠杆平衡时,应将平衡螺母向较高的一端调节。根据杠杆平衡条件求出处挂钩码的个数和杠杆的偏转方向;
研究杠杆的平衡,需要有动力和阻力,增加动力或阻力的力的个数,不易得出结论;
杠杆自身受到重力,在根据杠杆的平衡条件列式时,考虑重力对实验的影响;
根据杠杆的平衡条件,算出密度与刻度之间的关系。
这道题考查同学对杠杆平衡条件的灵活应用,属于难题。
2.(2023·江苏省扬州市·模拟题)小明用如图所示装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。
安装好装置后,杠杆位置如图甲所示,此时杠杆____平衡不平衡,为使其在水平位置平衡,应将平衡螺母向_____调节。
如图乙所示,杠杆调节平衡后,在处悬挂个钩码,每个钩码重,如果在处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡,拉力最小时,大小为_____。
得到实验结论后,利用图丙所示装置,轻质杠杆可绕转动,点悬挂一重物,点受到电子测力计竖直向上的拉力,杠杆水平静止。保持方向不变,的力臂记为,改变点位置,与____的关系图像为图丁中的;若将从移至,再重复上述步骤,上述关系图像应为图丁中的_____选填“”或“”或“”或“”。
【答案】平衡;右;


【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件、杠杆的平衡条件
【解析】【分析】
本题考查杠杆平衡条件的应用和数学正比例函数相关的知识,关键是根据杠杆平衡条件列出两次与的数学表达式。
杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态;平衡螺母向上翘的一端移动,能使杠杆在水平位置平衡,杠杆在水平位置平衡,杠杆重力的力臂为零,杠杆重对实验没有影响,便于测量力臂;
根据杠杆的平衡条件,可得出使杠杆保持水平平衡的最小力;
根据杠杆平衡条件列出两次与的数学表达式,结合数学知识分析判断。
【解答】
安装好装置后,杠杆位置如图甲所示,此时杠杆静止,处于平衡状态,杠杆左端下沉,应将杠杆重心向右移,所以应将两端的平衡螺母左端和右端的均可向右调节,能使杠杆在水平位置平衡;
根据杠杆的平衡条件,知要使力最小,需要使力臂最大,当力的方向竖直向下时,力臂最长,力最小;
在点悬挂个钩码,则由杠杆的平衡条件得:,
解得:最小的力;
由题意可知,保持杠杆水平静止,改变点位置,此过程中方向保持不变,
根据杠杆平衡条件可得:,
解得:
将从移至,由杠杆平衡条件可得:,
解得:
由数学知识可知,两式中拉力与的关系图线均为正比例函数,
由图丙可知,,当时,,
因此将从移至,与的关系图线为延长线过原点且在下方的图线。
3.(2023·新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市·期末考试)小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
小明实验前发现杠杆右端低,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是______;
如图甲所示,在杠杆左边处挂个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边处挂同样钩码______个;
在探究过程中,需要测量和记录动力、动力臂、阻力,阻力臂四个物理量,在进行多次实验的过程中,小明______可以不可以同时改变个量进行探究测量;
做实验时,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,弹簧秤的示数将______。填“变大”、“变小”或“不变”,设杠杆质地均匀,支点恰好在杠杆的中心,并且不计支点处摩擦
探究了杠杆的平衡条件后,小明对天平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测出和如图丁所示,则游码的质量为______利用测出的物理量表达;
调节杠杆在水平位置平衡后,进行如图戊所示的实验,用量程为的弹簧测力计在点竖直向上拉如图戊所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为。若弹簧测力计斜向上拉如图戊所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为______大于小于,此时拉力的方向与竖直方向的最大夹角为______。
该小组同学在点施加一个始终水平向左的拉力,发现无论用多大的力,都不能使杠杆在水平位置平衡,你认为原因是______。
【答案】左;消除杠杆自重的影响;;可以;不变;;大于;;水平拉力的力臂为,无法使杠杆在水平位置平衡。
【知识点】实验:探究杠杆的平衡条件、杠杆的平衡条件
【解析】解:杠杆的右端低,往左边上翘,因此要想使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调节;使其在水平位置平衡的主要目的是方便测量力臂,还避免杠杆自重对实验的影响;
设杠杆每个格的长度为,每个钩码的重力为,根据杠杆的平衡条件:,即,解得,需挂个钩码;
在“探究杠杆平衡条件”实验时本实验中,可以同时改变动力臂和阻力臂,多次进行实验行多次测量的目的是:避免实验次数过少,导致实验结论具有偶然性,便于从中寻找规律;
做实验时杠杆已达到平衡,当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时,其动力臂、阻力臂的比值是不变的,所以在阻力不变的情况下,根据杠杆平衡条件分析可知动力是不变的;
以天平的刀口为杠杆的支点,天平的左盘和右盘的质量分别为和,游码的质量为,当游码位于零刻度线时,由杠杆的平衡条件得:
---------;
当游码位于最大值克时,由杠杆的平衡条件得:
--------;
由得,。
解得;
弹簧测力计竖直向上拉动杠杆时,动力臂是,当斜向上拉动杠杆时,动力臂变为,阻力和阻力臂的乘积不变,动力臂变小,根据杠杆平衡条件,动力变大,所以弹簧测力计示数大于。
阻力和阻力臂乘积不变,所以动力和动力臂乘积也不变,
设杠杆每一个小格长度为,弹簧测力计量程是,最大能提供拉力,
所以,最小的力臂为:
在中,,
所以
拉力的方向与竖直方向的最大夹角:;
在点施加一个始终水平向左的拉力,发现无论用多大的力,都不能使杠杆在水平位置平衡,当杠杆拉到水平位置时的作用线通过支点,即力臂为,而阻力和阻力臂不等于,根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡。
故答案为:左;消除杠杆自重的影响;;可以;不变;;大于;;水平拉力的力臂为,无法使杠杆在水平位置平衡。
若要使杠杆在水平位置平衡,应该将平衡螺母向杠杆上翘的一端移动;杠杆水平位置平衡,这样做的主要目的是消除杠杆自重对平衡的影响;
根据杠杆平衡条件分析计算;
测量性实验为了减小误差或者寻找规律进行多次测量,如果物理量是个恒量,多次测量求平均值可以减小实验误差;如果不是测量具体的物理量,而是寻找规律也采取多次测量,寻找普遍性;
力臂指的是支点到力的作用线的距离,杠杆平衡条件:动力动力臂阻力阻力臂,根据杠杆平衡的条件可解决题目;
以天平的刀口为杠杆的支点,天平的左盘和右盘的质量分别为和,游码的质量为,当游码位于零刻度线时及最大刻度时,由杠杆的平衡条件分析求解;
利用杠杆平衡条件进行判断,阻力和阻力臂的乘积不变,动力臂变化,动力也变化。
要使杠杆在水平位置平衡,阻力和阻力臂的乘积不变,动力和动力臂的乘积应该也不变,最大的动力是,求出最小的动力臂,求出弹簧测力计和杠杆的夹角,求出拉力的方向与竖直方向的最大夹角;
根据杠杆的平衡条件找到原因。
本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程,从实际操作到数据读取、误差分析等,考查较为全面,是我们应该掌握的重点实验,根据是会用杠杆的平衡条件分析解答。
4.(2022·湖南省益阳市·模拟题)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,动手制作量程为克的杆秤图乙;
【制作步骤】
做秤杆:选取一根筷子,在筷子左端选择两点依次标上“”、“”;
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“”处;
系秤纽:在秤杆的“”处系上绳子;
标零线:将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“”;
定刻度:
【交流评价】
杆秤是一种测量 的工具,秤杆平衡时支点是图乙中的 点选填“”“”或“”;
当在秤盘上放置物体称量时,秤砣应从“”刻度向 侧移动;
步骤标零线的目的是

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