2024年中考物理必考实验专项复习：探究杠杆平衡条件的实验（含解析）
2024年中考物理必考实验专项复习：探究杠杆平衡条件的实验（含解析）
文档简介
试验十五 探究杠杆平衡条件的试验
探究目的
杠杆的平衡条件
试验器材
杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺
探究假设
杠杆的平衡可能与“动力和力臂的乘积”、“阻力和阻力臂的乘积”有关
试验步骤
- 调整杠杆两端的平衡螺母，使横梁平衡
- 在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码（每一个钩码50g=0.05kg，重为：G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N），假设左端钩码的重力产生的拉力为阻力F2，右端钩码的重力产生的拉力为动力F1。先固定F1大小和动力臂L1的大小，再选择适当的阻力F2，然后移动阻力作用点，变更阻力臂L2大小，直至杠杆平衡，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，并将试验数据记录在表格中
- 固定F1大小和动力臂L1的大小，变更阻力F2的大小，在移动阻力作用点，变更阻力臂L2大小，直至杠杆平衡，记录下此时的阻力F2和阻力臂L2的数值，并填入到试验记录表格中
- 变更动力F1的大小，保持动力臂L1的大小以及阻力F2大小不变，再变更阻力F2作用点，直至杠杆重新平衡，记录下此时动力F1大小和阻力臂L2的大小，并填入到试验数据记录表
- 整理试验器材
数据记录
试验数据记录表如下：
动力F1(N) | 动力臂L1(cm) | 动力×动力臂(N·m) | 阻力F2(N) | 阻力臂L2(cm) | 阻力×阻力臂(N·m) |
|---|---|---|---|---|---|
步骤2 | |||||
步骤3 | |||||
步骤4 |
试验结论
依据试验记录数据，探究结论是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式表示：F1L1=F2L2
思考
在上述探究试验中，为什么每次都要使杠杆在水平位置保持平衡？
答：可以便于使用刻度尺来直接测出试验中杠杆的力臂大小
考点方向
- 试验前杠杆的调整：左高右调，右高左调。平衡后试验过程中不能在调整平衡螺母
- 将杠杆调成水平平衡的目的是：便于测量力臂
- 选择杠杆终点作为支点的好处：消除杠杆自身重力对试验的影响
- 将钩码换成测力计的好处是：能直接测出拉力的大小，试验操作便利
- 将钩码换成测力计的缺点是：测力计本身有重量，对试验有影响，使弹簧测力计的示数变大
- 如上图，乙图和丙图中，弹簧测力计的示数作怎样变更：由大变小，原因是力臂由小变大
- 你认为哪个图更合理？答：丁图，试验不受弹簧测力计的重力的影响
- 运用弹簧测力计代替钩码最终目的是：更能正确认识力臂
- 多次试验的目的是：避免试验的偶然性，是结论具有普遍规律
经典例题
小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件
甲 乙 丙
(1) 若试验前杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于(选填“平衡状态”或“不平衡状态”)，可将杠杆两端的平衡螺母向(填“左”或“右”)调整，使杠杆在水平位置平衡。目的是。
(2) 在试验过程中，调整杠杆在水平位置平衡的目的是。
(3) 在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次试验并把数据记录在表格中。
次序 | F1/N | L1/cm | F2/N | L2/cm |
|---|---|---|---|---|
1 | 1 | 10 | 2 | 5 |
2 | 2 | 10 | 1 | 20 |
3 | 2 | 15 | 3 | 10 |
小明依据以上数据得出杠杆平衡条件是：。
(4) 杠杆调整平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应在B点挂个钩码。假如将B处的钩码换成弹簧测力计，那么手对弹簧测力计的拉力(选填“大于”“等于”“小于”)六个钩码的重力。
(5) 当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点靠近移一格，杠杆(填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”)。
(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渐渐向左倾斜时，使杠杆仍旧在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是。
(7) 小明试验时变更钩码的个数和位置进行了多次试验，其目的是。
答案
(1) 平衡状态；右；消除杠杆自身重力对试验的影响，水平位置便于直接读出力臂
(2) 便于测量力臂
(3) F1L1=F2L2
(4) 6；小于
(5) 左侧下降
(6) 变大；依据平衡条件，动力臂变小
(7) 避免试验的偶然性，使结论更具普遍性
解析
(1) 若试验前杠杆如图甲所示，左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右调整，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对试验的影响，水平位置便于直接读出力臂
(2) 试验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响
(3) 分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：F1L1=F2L2
(4) 设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，依据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，即4GX3L=FBX2L，解得FB=6G，需挂6个钩码
假如将B处的钩码换成弹簧测力计，那么由于向下的力，有两个，一是弹簧测力计自身重力，另一个是手对弹簧测力计的拉力。二者之和才等于六个钩码的重力
(5) 依据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，若A、B两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格，则左侧4GX2L=8GL，右侧6GXL=6GL，因为8GL>6GL，所以杠杆左端会下降
(6) 依据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，阻力和阻力臂在不变的情况下，动力的方向向左倾斜时，动力臂会变小，因此会导致动力变大
(7) 小明试验时变更钩码的个数和位置进行了多次试验，能够避免一组数据的偶然性，多次测量才能得出普遍规律