中考物理必考实验精解精练专题 实验16探究杠杆平衡条件的实验(含解析).docx
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1、实验16探究杠杆平衡条件的实验考点聚焦探究课题:探究杠杆平衡条件的实验实验装置实验方法控制变量法,实验法实验原理杠杆平衡探究过程1.把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;2.将钩码分别挂在杠杆的两侧,改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡,分别记录下此时动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的数值,并将实验数据记录在表格中;3.把钩码挂在杠杆上,在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆,重复实验记录数据,需多次改变杠杆所受作用力大小,方向和作用点;4.整理实验器材记录表格动力F1(N)动力臂l1(cm)动力动力臂(NM)阻力F2(N)阻力臂l2(cm)阻力
2、阻力臂(Nm)步骤1步骤2步骤3实验结论当杠杆平衡时,动力动力臂=阻力阻力臂,即F1L1=F2L2满分归纳考点方向器材作用1. 钩码的作用?通过钩码的个数测出动力和阻力大小注意事项1.实验前杠杆的调节:左高右调,右高左调。平衡后实验过程中不能在调节平衡螺母。2.将杠杆调成水平位置平衡的目的是:便于直接读取力臂的长度。3.选择杠杆中点作为支点的好处:消除杠杆自身重力对实验的影响。4.将砝码换成测力计的缺点是:测力计本身有重量,对实验有一定的影响,同时测力计示数不稳定,不变操作。5.如上面丙图中,弹簧测力计由竖直向上拉变成斜着拉,的示数作怎样变化:示数变大,理由是:动力臂变小。6.多次实验的目的是
3、:避免实验的偶然性,是结论具有普遍规律。经典例题1(2019百色)在探究“杠杆平衡的条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(每小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。(1)为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡,应将平衡螺母适当往(选填“左”或“右”)调;(2)杠杆调节好后,进行了三次实验,实验情景如图乙、丙、丁所示,以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2,对应的力臂为L1和L2,由此可得杠杆的平衡条件为:。实验中进行多次实验的目的是(选填“A”或“B”):A取平均值减少误差B使实验结论具有普遍性(3)将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个,则杠杆(选填“保持平衡
4、”、“左端下沉”或“右端下沉”);(4)如图1所示,用细绳竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,则拉力F为N;保持杠杆平衡,将细绳转到虚线位置时,拉力F大小将(选填“变大”、“不变”或“变小”);(5)在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件,例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时,如图2所示,则物体的质量为g。【答案】(1)右;(2)F1L1F2L2(动力动力臂阻力阻力臂); B;(3)左端下沉;(4)1;变大;(5)72【解析】(1)由图知,右端偏高,为使杠杆在水平位置平衡,需要将平衡螺母向右调节;(2)杠杆调节好后,进行了三次实验,实验情景如图乙、丙、丁所示,以两边钩码的重力分别为
5、动力F1和阻力F2,对应的力臂为L1和L2,分析上述数据,可得出的杠杆的平衡条件是:F1l1F2l2(或动力动力臂阻力阻力臂);本题为探究性实验,实验中多次实验,是为了得出普遍性结论,避免偶然性,故选B;(3)如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个,左端:2G4L8GL,右端:G6L6GL,左端大于右端,故左端下沉;(4)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G1N,根据杠杆的平衡条件:F1L1F2L2,2G2LF4L,解得FG1N,保持杠杆平衡,将细绳转到虚线位置时,拉力F向左倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大;(5)在天平的标尺上,1g之间有5个小格,一个小格代表的质量是0
6、.2g,被测物体的质量为50g+20g+2g72g。【分析】(1)在调节杠杆平衡时,应将平衡螺母向较高的一端调节;(2)杠杆平衡条件:F1l1=F2l2;实验中需多次实验,得出平衡条件,使结论更普遍性;(3)根据杠杆平衡条件即可求出;若在杠杆左右两边钩码下同时撤掉一个相同的钩码,分别求出力和力臂的乘积,然后比较,杠杆沿乘积大的一端下沉;(4)根据杠杆的平衡条件计算出在B点挂的钩码个数或拉力的大小;当拉力F向左倾斜时,分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化;(5)使用天平测量物体质量时,首先要明确标尺的分度值,被测物体的质量等于砝码的总质量与游码所对刻度之和。突破练习2(2019镇江)小
7、飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件,设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2,l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2,测得杠杆平衡时所需的拉力F1,来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的量程为05N,杠杆上每一格长10cm。实验次数阻力F2/N阻力臂l2/cm动力臂l1/cm动力F1/N1433302418302.4347.5301.0(1)为便于测量力臂,弹簧测力计应沿方向拉杠杆,并使之在位置平衡;(2)小飞首先保持F2和l1不变而改变l2,所获得的实验数据如表格所示,第1次实验中弹簧测力计
8、示数的放大图如图2所示,则F1N,此时杠杆的类型与(选填“筷子”或“老虎钳”)相同;(3)为获得更多组数据,小飞继续进行(2)中实验,则为能顺利完成实验,在改变阻力臂l2时,l2应不超过cm;完成上述实验后,小飞接下来还应进行的实验有保持不变而改变F2;保持F2和l2不变而改变l1。【答案】(1)竖直;水平;(2)4.4;筷子;(3)37.5;l1和l2【解析】解:(1)力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时,拉力作用点到支点的距离就是其力臂,这样便于从杠杆上直接读出力臂,由图杠杆水平平衡时拉力方向应为竖直方向;(2)图中弹簧测力计的分度值是0.1N,指针指在4N下
9、面第4个小格上,因此弹簧测力计读数为4N+0.1N44.4N;筷子是费力杠杆,动力臂小于阻力臂,目的是省距离,应用了实验中的第1次实验原理。(3)当F24N,动力臂l130cm,不变时,弹簧测力计的最大拉力为5N,根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l2时,l2应不超过的数值:l237.5cm;根据控制变量法可知,探究F1与F2的关系必须保持l1和l2不变。3(2019阜新)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)如图甲,把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点,其目的是消除对实验的影响。为了方便直接测出力臂,实验前应先调节杠杆在水平位置平衡,当在A处挂上钩码后杠杆转动,说明力能改变物体的。(2)图乙中杠
10、杆恰好处于水平位置平衡,若在A处下方再挂一个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,需将挂在B处的钩码向右移动格。当杠杆平衡、钩码静止时,挂在A处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对力。(3)如图丙,小明取下B处钩码,改用弹簧测力计钩在C处,使杠杆再次在水平位置平衡,弹簧测计示数(选填“大于”、“小于”或“等于”)1N,如果竖直向上拉动弹簧测力计,它是杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”)(每个钩码重0.5N)。(4)小明经过多次实验,分析实验数据后得出了杠杆平衡条件。【答案】(1)杠杆自重;运动状态;(2)1;平衡;(3)大于;省力;(4)F1l1F2l2(或动力动力臂阻力阻力臂)【解析】(1)把
11、质量分布均匀的杠杆中点置于支架上,杠杆的重心通过支点,消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;为了方便直接测出力臂,实验前应先调节杠杆在水平位置平衡,当在A处挂上钩码后杠杆转动,说明力能改变物体的运动状态;(2)设一个钩码重为G,一格的长度为L;根据杠杆的平衡条件可得:4G2L2GnL,解得:n4,故应该将B处所挂钩码须向右移动431格;静止的钩码处于平衡状态,受到的重力和测力计对钩码的拉力是一对平衡力。(3)如图丙,小明取下B处钩码,改用弹簧测力计钩在C处,使杠杆再次在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件,弹簧测计示数:F2G20.5N1N,由于弹簧测力计拉力F的力臂小于4L,故F大于1N;如果竖直向上拉
12、动弹簧测力计,弹簧测力计力的力臂大于钩码的力臂,故它是省力杠杆;(4)杠杆的平衡条件为F1l1F2l2(或动力动力臂阻力阻力臂)。4(2019荆州)小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图,杠杆上相邻刻线间的距离相等。(1)杠杆在如图甲的位置静止时(选填“是”或“不是”)处于杠杆平衡状态的。(2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)端调节。(3)如图乙,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为N当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将。(选填“变大
13、”、“变小”或“不变”)(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验,其目的是。【答案】(1)是;(2)右;(3)1.5;变大;(4)使实验结论更具有普遍性,避免实验结论的偶然性【解析】(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态,图甲中杠杆处于静止状态,因而杠杆处于平衡状态;(2)图甲可知,杠杆不在水平位置,左端向下倾斜,说明杠杆的重心在左端,平衡螺母应向较高的右端调节;(3)每个钩码重0.5N,由图可知OB:OA2:3,根据杠杆的平衡条件可得,FOB2GOA,测力计的示数:F1.5N;斜向下拉时,阻力和阻力臂一定,动力臂变小,动力变大,所以,测力计的示数将大于1.5N;(4)本实验中
14、进行多次测量的目的是:使实验结论更具有普遍性,避免实验结论的偶然性;5(2019聊城)下面是小聪利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆平衡条件”的实验。(1)实验前为方便测量力臂,应将杠杆调节到位置平衡,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,这时应将平衡螺母向(选“左”或“右”)端调节。(2)调节平衡后,在杠杆B点处挂6个钩码,如图甲所示,则在A点处应挂个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡。(3)图乙是小聪利用弹簧测力计做的某次实验情景,已知杠杆每格长5cm,钩码每个重0.5N,请将弹簧测力计的示数填入下表。实验序号动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m10.15
15、3.00.10上述实验数据不符合杠杆平衡条件,出现问题的原因是。【答案】(1)水平;右;(2)4;(3)3.8;弹簧测力计没有竖直向下拉【解析】(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)如图甲所示,在杠杆B点处挂6个钩码,设在则在A点处应挂n个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡;设每个钩码重为G,每个小格为L,根据杠杆的平衡条件F动l动F阻l阻:6G2LnG3L,故n4,即在A点处应挂4个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡。(3)弹簧测力计每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N
16、,示数为3.8N。弹簧测力计没有竖直向下拉,当弹簧测力计倾斜拉杠杆时,力臂小于动力点到支点的距离,动力臂变小。6(2019苏州)利用杠杆开展相关实验探究:(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,如图甲所示。则应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,直到杠杄在水平位置平衡;(2)如图乙所示,在A点挂3个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为N;若在第(1)小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验,弹簧测力计的示数会(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);(3)始终竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置
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