考典练题(解析版)
一、实验探究题
1. 一班的同学们做“探究杠杆平衡条件”实验,请你帮他们完成下列内容:
(1)未挂钩码前,他们发现杠杆左端下沉,可将杠杆右侧的螺母向______ 调(选填“左”或“右”),使杠杆在______ 位置平衡,此时杠杆所受重力的力臂为______ . (2)杠杆调节平衡后,在此后的实验中,______ (选填“可以”或“不可以”)旋动两侧的螺母是杠杆恢复平衡.
(3)如图所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,若将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一小格,则杠杆______ .(填写字母)
A.左端下降𝐵.右端下降𝐶.仍然平衡𝐷.无法判断
(4)沈青同学进行正确的实验操作后,得到的数据为𝐹1=6𝑁,𝑙1=20𝑐𝑚,𝐹2=4𝑁和𝑙2=30𝑐𝑚;他______ (选填“能”或“不能”)根据这些数据得出探究结论. 2. 在探究“杠杆平衡条件”实验中
(1)实验前应先调节杠杆在水平位置平衡,目的是______。
(2)杠杆平衡后,小英同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上______个钩码,使杠杆在水平位置平衡。
(3)她改用弹簧测力计在乙图中的C位置斜下拉,若每个钩码重2N,当杠杆在水平位置平衡时,测力计示数将______(填“大于”“等于”或“小于”)2𝑁。
3. 小强在探究“杠杆的平衡条件”时,经历了如下的实验步骤:
(1)实验前调节杠杆在水平位置平衡时,发现杠杆右端下沉。则他应把杠杆右端的平衡螺母 向______(左/右)调节。
(2)实验时仍然使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是______。
(3)在杠杆的两边挂上钩码,并移动悬挂位置,使杠杆重新平衡;改变动力或动力臂的大小, 并重新调节,再次使杠杆平衡。如此多次测量,得到多组数据,如表:
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试验次数 1 2 3 4 动力𝐹1/𝑁 动力臂𝐿1/𝑐𝑚 阻力𝐹2/𝑁 阻力臂𝐿2/𝑐𝑚 4 1.5 2 1 5 10 15 20 2 3 2 1 10 5 10 20 分析上表,杠杆平衡条件可表示为______。
(4)小强用弹簧测力计做如图b的实验时,发现不再满足上表中得到的规律。请你对此做出评析:______。 (5)如图c,小强用弹簧测力计取代一侧的钩码进行了进一步的探究活动,他这样做的目的是______。 A.便于提供不同方向的拉力 B.便于直接读出拉力的大小 C.便于正确认识力臂 D.便于测量力臂的大小
4. 小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验:
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,发现杠在如图甲所示的位置保持静止,此时杠杆______(选填“是”或“不是”)处于平衡状态,小明将左端的平衡螺母向右调,小红认为也可以将右端的平衡螺母向______调(选填“右”或“左”),使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆调好后小明同学按图乙进行实验,小红同学按图丙进行实验。同学们讨论后一致认为小红同学的实验更合理,理由是______。
(3)按图丙实验时,测力计示数如图丁所示,拉力𝐹1′为______N。
(4)在探究过程中,我们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,我们______(选填“可以”或“不可以”)同时改变多个物理量,进行探究测量;多次测量的目的是______。 5. 小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,杠杆处于如图甲所示的静止状态,他应把杠杆左端的平衡螺母向______(左/右)侧调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)某同学用如图乙装置通过多次实验操作及数据分析出杠杆平衡的条件是: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,你认为他的结论______(选填:“可靠”或“不可靠”);
(3)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆______(仍保持平衡/左端下沉/右端下沉);
(4)取下A点下方所挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直______(选填:“向上”或“向下”)拉杠杆,才能使
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杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为𝐹1,如果将弹簧测力计沿如图丙所示方向拉杠杆,使杠杆仍处于水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为𝐹2,则𝐹2______𝐹1(选填:“>”“=”或“<”)。
6. 在“探究杠杆平衡条件”的实验中,把杠杆的中点支在支架上,杠杆静止在图甲所示的位置。
(1)杠杆的位置如图甲所示,此时应调节杠杆两端的平衡螺母使其向______(选填“左”或“右”)移动,使杠杆在水平位置平衡,实验时施加的动力和阻力的方向都是竖直方向,这样做的好处是______。
(2)某同学做了图乙一次实验后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论,小明同学认为他的做法不合理,理由是______。
(3)如果乙图左右两侧各加挂一个钩码,杠杆的______端会下降。
(4)利用如图丙所示装置进行实验,每个钩码重0.5𝑁,杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为______𝑁.如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变,把弹簧测力计沿虚线方向拉,为了保证杠杆在水平位置平衡,其示数将______(选填:“变大”“不变”或“变小”)。
7. 如图所示是小明利用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆的平衡条件”的实验,每个钩码重为0.5𝑁.
(1)实验前,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______ (填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡.使杠杆处于水平位置平衡,这样做的好处是______ .
(2)在A点悬挂两个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,需在B点悬挂______ 个钩码;取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆水平位置平衡,测力计的拉力为______ N;若改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方,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”).
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8. 图1是“探究杠杆平衡条件”的实验装置。
(1)实验前,杠杆如图1所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆两端的平衡螺母向______(填“左”或“右”)调节。
(2)如图2所示,在P点悬挂一重物,用测力计在A点拉杠杆,使其在水平位置平衡。 为方便测量力臂,应按图2中______(选填“a”或“b”)所示操作。
(3)保持杠杆水平位置平衡,在A处的测力计由竖直方向慢慢地向左倾斜拉杠杆,测力计的示数逐渐______(选填“增大”或“减小”)。可得出:杠杆的平衡与力和______有关。 9. 元元同学在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
(1)实验前,如图甲所示,杠杆不平衡,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向______调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂6个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从b位置转动a位置时其示数将小,原因是拉力的力臂变______。
10. 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。
(2)如图甲所示,在杠杆左边A处挂四个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边B处挂同样钩码______个。
(3)如图乙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,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”),其原因是______。
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(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丙所示装置进行探究,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:______。 11. 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______。 12. 关于探究“杠杆的平衡条件”的实验。
(1)将如图甲所示的装置放在水平桌面上,发现杠杆的左端高于右端,则应调节杠杆两端的螺母向______(选填“左”或“右”)移动,直到杠杆水平平衡;
(2)杠杆平衡后,若在图乙中的B位置挂2个钩码,则应在A位置挂______个相同的钩码,才能使杠杆保持在水平位置平衡;
(3)如图丙所示,在B位置仍挂2个钩码,改用弹簧测力计在C位置竖直向上拉,使杠杆保持水平平衡。若此时将弹簧测力计改为向右上方斜拉,要使杠杆仍然保持水平平衡,拉力F的大小将______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
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13. 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”、“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______。 14. 在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示,为了方便测量力臂要使杠杆在______位置平衡,应将杠杆左端螺母向______边旋一些(选填“左”或“右”)
(2)调好后,小明按照图乙进行实验,若每个钩码质量相同为50g,则弹簧测力计示数为______N
(3)小明同学利用图丙所示装置进行探究,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:______。
15. 小锦小组用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆平衡条件”的实验中,每个钩码质量相等。
(1)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,他将杠杆左端平衡螺母向右调节到最大限度后,杠杆左端仍有轻微下沉,这时他应将右端的平衡螺母向______端调节,才能使杠杆在水平位置平衡。 (2)如图甲所示,是他在探究过程中的一个情境,接下来他在两边钩码的下方各加一个相同的钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处,为了使杠杆在水平位置平衡,他应将右端钩码移动到右端离支点第______格处。
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(3)通过不断改变两端所挂钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡,并记录各次实验数据,通过对数据分析后得出结论: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。与其他小组交流后,他们又做了如图乙、丙、丁三次实验,其中______图所示实验能直接说明该结论是错误的。 16. 用如图所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验.
(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向_________移动(选填“左”或“右”),这样做的目的是_____________.
(2)如图乙所示,在刻度线“2”处挂2个钩码.在刻度线“4“处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为𝐹1,将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数𝐹2_________𝐹1(选填“>”、“=”或“<”,下同);再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数𝐹3_________𝐹1.
(3)实验中某同学在杠杆左右两侧各挂如图丙所示的钩码,杠杆不会平衡,它的_______(选填“左”或“右”)端会下降.要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变钩码总数和悬挂点位置的情况下,他将如何操作:_______.
17. 在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)小华同学先把杠杆的中点支在支架上,杠杆静止在如图甲的位置,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“不平衡”)状态。为了使杠杆在水平位置平衡,此时应向______调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡的好处是______。
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(2)如果利用如图乙装置进行实验,每个钩码重0.5𝑁,杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为______𝑁.如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变,把弹簧测力计沿虚线方向拉,为了保证杠杆在水平位置平衡,其示数______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
18. 如图是探究杠杆平衡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,接下来调节杠杆两端的螺母,使杠杆处于______。
(2)如图乙,A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个质量均为50g的钩码。
(3)如图丙,现给你一个量程为0~2𝑁的弹簧测力计,若干个50g的钩码,钩码挂在C点处,现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡,则在C点处所挂钩码的最多个数为______个。
19. 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,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图丙所示。此过程中,弹簧测力计拉力的力臂_____(选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),拉力的大小_____。
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20. 如图所示,是“探究杠杆的平衡条件”的实验装置.
(1)实验前,杠杆右端偏高,应将两端的平衡螺母向_____调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)杠杆平衡后,在左侧挂两个钩码,每个钩码重1N,在右端竖直向下拉着弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,如图所示,此时弹簧测力计的示数𝐹=_____N;
(3)当弹簧测力计处于图中的虚线(斜拉)位置时,若使杠杆仍在水平位置平衡则弹簧测力计的示数将_____(填“变大”“变小”“不变”)。
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答案和解析
1.【答案】右;水平;0;不可以;B;不能
【解析】解:(1)杠杆重心右移应将平衡螺母向右调节,使杠杆而在水平位置平衡直至重心移到支点处,此时杠杆所受重力的力臂为零.
(2)杠杆平衡后,在往后的实验过程中不能再调节两侧的平衡螺母;在杠杆的支点两侧上挂上钩码后,杠杆不在水平位置平衡,改变钩码的数量或位置,使杠杆在水平位置重新平衡. (3)设杠杆上每格长度是L,每格钩码的重力是G, 原来杠杆:1𝐺×6𝐿=2𝐺×3𝐿,处于平衡状态,
若将杠杆两侧的沟马同时各向外移动一小格,左侧=𝐺×7𝐿=7𝐺𝐿, 右侧=2𝐺×4𝐿=8𝐺𝐿,左侧<右侧,右端下倾.
(4)不能得出探究结论;因为一次实验获得的数据有偶然性,不能反映普遍规律. 故答案为:
(1)左;水平;0;(2)不可以;(3)𝐵;(4)不能.
(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移.当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时,杠杆的重心在支点上,杠杆的重力力臂为0,避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响.
(2)调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡后,就不能再移动平衡螺母,依靠改变钩码的数量和位置来使杠杆在水平位置重新平衡.
(3)根据杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2计算可解;
(4)杠杆平衡条件是规律性结论,必须经过多次实验验证才行,只有一次实验数据,偶然性太大,不能反映普遍规律.
考查了杠杆的平衡条件以及杠杆的调节方法,分析实验数据时注意平衡条件的应用.
2.【答案】便于在杠杆上直接读取力臂,同时使杠杆的重心在支点上;4;大于
【解析】解:(1)调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于在杠杆上直接读取力臂,同时使杠杆的重心在支点上,消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
(2)设一个钩码重为G,一格为L,根据杠杆平衡的条件,𝐹1×𝐿1=𝐹2×𝐿2,则有2𝐺×2𝐿=4𝐺×𝐿,即在B处挂4个钩码;
(3)当弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉时,4𝑁×2𝐿=𝐹×𝐿1,力臂变小,即𝐿1<4𝐿,根据杠杆平衡条件得,即𝐹=
4𝑁×2𝐿𝐿1
,因为𝐿1<4𝐿,所以𝐹>2𝑁。
故答案为:
(1)便于在杠杆上直接读取力臂,同时使杠杆的重心在支点上; (2)4; (3)大于。
(1)调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于在杠杆上直接读取力臂,同时使杠杆的重心在支点上,消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
(2)根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知在B位置挂钩码的个数; (3)当弹簧测力计斜着拉时,其力臂小于杠杆长,根据杠杆平衡条件分析出答案。
本题考查了杠杆平衡的条件,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
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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。探究杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂。
【答案】左 ①便于从杠杆上直接读出力臂,不产生转动效果 𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2 由3.②杠杆自身的重力作用线过支点,于动力的方向没有与杆垂直,因此此时的力臂不再等于OA长 C
【解析】解:(1)杠杆的右端低,说明这一侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向左调节,以减小这一侧的力臂。 (2)因为重力的方向是竖直向下的,杠杆只有在水平位置平衡时,支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上,也就是正好等于相应杠杆的长,这样测量起来会比较方便,因此这样做的目的有两个:①便于从杠杆上直接读出力臂,②杠杆自身的重力作用线过支点,不产生转动效果。
(3)分析表中的实验数据,发现动力×动力臂=阻力×阻力臂,用𝐹1、𝐹2、𝐿1和𝐿2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:𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2。
(4)如图,当小强将弹簧测力计斜向左拉时,拉力的力臂不再等于杆OA长,而是OC长,所以再将OA作为力臂时是错误的。
(5)从支点到力的作用线的距离叫力臂,在杠杆两侧挂钩码,由于重力的方向是竖直向下的,力臂在杠杆上可以直接读出,当用弹簧测力计拉,若弹簧测力计倾斜时,拉力不再与杠杆垂直,这样力臂会发生变化,相应变短,根据杠杆的平衡条件,力会相应增大,才能使杠杆仍保持平衡,这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识。 (1)左;(3)𝐹1𝐿1=故答案为:不产生转动效果;(2)①便于从杠杆上直接读出力臂,②杠杆自身的重力作用线过支点,𝐹2𝐿2;(4)由于动力的方向没有与杆垂直,因此此时的力臂不再等于OA长;(5)𝐶。 (1)杠杆的调节也跟天平类似,应向高的一侧移动平衡螺母; (2)使杠杆在水平位置平衡最大的好处就是测量力臂时非常方便。 (3)根据表中数据总结结论。
(4)杠杆受到的力不再竖直方向时,力臂不等于杆长。 (5)根据杠杆平衡的条件分析解答。
本题主要考查对“探究杠杆平衡条件”的实验内容的了解。合理运用杠杆平衡条件进行分析,同时明确拉力倾斜时力臂会变小,这也是我们在实验中应该注意的细节。
4.【答案】是 右 拉力与杠杆垂直,便于测量力臂 1.5 可以 多次测量找普遍规律
【解析】解:(1)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; 如图甲,杠杆的右端上翘,要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母向上翘的右端移动;
(2)力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,因此丙实验设计的好,此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直,便于测量力臂。 (3)弹簧测力计的分度值是0.1𝑁,指针在1N后5格处,示数为1.5𝑁。
(4)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),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;
故答案为:(1)是;右;(2)拉力与杠杆垂直,便于测量力臂;(3)1.5;(4)可以;多次测量找普遍规律。
(1)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,平衡螺母向上翘的一端移动。
(2)探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,此时力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来;
(3)弹簧测力计的读数时首先认清分度值;
(4)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。
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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
5.【答案】右 不可靠 左端下沉 向上 >
【解析】解:(1)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;
(2)杠杆在水平位置平衡,并且动力和阻力垂直作用在杠杆上,此时动力臂和阻力臂都在杠杆上,“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”成立;当动力和阻力不垂直作用在杠杆上,动力臂和阻力臂小于支点和作用点之间的距离,“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”不成立; B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格,(3)若A、则左侧3𝐺×3𝐿=9𝐺𝐿,右侧2𝐺×4𝐿=8𝐺𝐿,因为9𝐺𝐿>8𝐺𝐿杠杆不能平衡,左端下沉;
(3)取下A点下方所挂钩码,根据杠杆的平衡条件,改用弹簧测力计在C点向上拉,此时弹簧测力计的示数为𝐹1,力与力臂的乘积相等,才能使杠杆在水平位置平衡;
将弹簧测力计沿如图丙所示方向拉杠杆,使杠杆仍处于水平位置平衡,阻力与阻力臂不变,动力臂减小,此时弹簧测力计的示数为𝐹2变大,则𝐹2>𝐹1。
故答案为:(1)右;(2)不可靠;(3)左端下沉;(4)向上;>。
(1)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;
(2)杠杆的平衡条件是:𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2;力臂是指支点到力的作用线的距离; (3)设一个钩码重为G,杠杆一个小格是L,根据杠杆平衡条件判断是否平衡; (4)根据杠杆的平衡条件分析解答。
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。
6.【答案】左 方便测量力臂 一次实验得出的结论具有偶然性 左 2.25 变大
【解析】解:
(1)杠杆右端下沉,为了使它在水平位置平衡,应将杠杆两端的平衡螺母向左调节;
实验前先要调节杠杆在水平位置平衡,施加的动力和阻力的方向都是竖直方向,是为了便于测量力臂的长度; (2)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。
(3)如果再在左右两处各加挂一个钩码,3𝐺×3𝐿>4𝐺×2𝐿,所以杠杆左端下沉。
(4)设一格的长度为L,0.5𝑁×3×3𝐿=𝐹1×2𝐿,杠杆在水平位置平衡,则力𝐹1的方向应竖直向下,由𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2得,解得,𝐹1=2.25𝑁;
从丙图中可以看出,弹簧秤的作用力最长的力臂为4L,即杠杆的长度,当力的方向发生改变时,力臂将减小,因此作用力将变大。
故答案为:(1)左;方便测量力臂;(2)一次实验得出的结论具有偶然性;(3)左;(4)2.25;变大。
(1)杠杆倾斜时,杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端,左、右两端的螺母(或一端的螺母)要向杠杆上翘的一端调节;实验前先要调节杠杆在水平位置平衡,使杠杆平衡的目是便于测量力臂的长度;
(2)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
(3)设杠杆分度值是L,一个钩码重是G,根据杠杆平衡条件求出钩码数量,力和力臂的乘积大的一端下沉。 (4)钩码在支点的左侧,要使杠杆平衡,根据杠杆的平衡条件:𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2,将已知条件代入便可求出𝐹1的大小。阻力和阻力臂不变,根据题意判断动力臂如何变化,然后由平衡条件判断弹簧测力计示数如何变化。
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本题考查调节平衡螺母的作用、杠杆实验时动力和阻力的实验要求及根据杠杆平衡条件计算。当杠杆处于水平位置平衡时,竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上,倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上,力臂变小。
7.【答案】右;便于测量力臂;3;0.75;变大
【解析】解:(1)当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,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.
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=𝐹𝐵×2𝐿,𝐹𝐵=1.5𝑁,即在B处挂3个钩码. 根据杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2得, 1𝑁×3𝐿=𝐹𝐶×4𝐿,𝐹𝐶=0.75𝑁.
如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方,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)右;便于测量力臂;(2)3;0.75;变大.
(1)调节杠杆平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动,使杠杆在水平位置平衡;
(2)根据杠杆平衡条件求出B点、C点的力;阻力和阻力臂不变时,动力臂减小,动力增大. 杠杆在水平位置平衡,力要竖直作用在杠杆上,力臂才在杠杆上,否则力臂不在杠杆上.
8.【答案】左 a 增大 力臂
【解析】解:(1)杠杆的左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动。
(2)如图2所示,在P点悬挂一重物,用测力计在A点拉杠杆,使其在水平位置平衡。为方便测量力臂,应按图2中a所示操作。
(7)杠杆在水平位置平衡,阻力和阻力臂不变,弹簧测力计倾斜拉动杠杆时,拉力的力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,弹簧测力计拉力变大,所以弹簧测力计示数变大;可得出:杠杆的平衡与力和力臂有关。 故答案为:(1)左;(2)𝑎;(3)增大;力臂。
(1)探究杠杆平衡条件之前首先要调节杠杆在水平位置平衡,螺母向上翘的一端移动。
(2)在实验中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)阻力和阻力臂不变时,弹簧测力计倾斜,动力臂变小,动力变大。
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。
9.【答案】右 9 长
【解析】解:(1)杠杆的左端低,说明这一侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向右调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:𝐹𝐴𝐿𝐴=𝐹𝐵𝐿𝐵,即6𝐺×3𝐿=𝐹𝐵×2𝐿,解得𝐹𝐵=9𝐺,需挂9个钩码;
(3)当测力计从b位置转动a位置时其示数将小,这时杠杆右侧的力臂变长,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小。 故答案为:(1)右;(2)9;(3)长。
(1)杠杆的调节也跟天平类似,应向高的一侧移动平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡最大的好处就是测量力臂时非常方便;
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(2)设一个钩码重为G,杠杆一个小格是L,根据杠杆平衡条件判断在B点挂钩码的数量;
(3)当测力计从b位置转动a位置时其示数将小,这时杠杆右侧的力臂变长,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小。
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。
10.【答案】左 6 变大 该力的力臂短了 杠杆自身受重力作用
【解析】解:(1)杠杆右端下沉,为了使它在水平位置平衡,应将杠杆两端的平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图甲所示,设一个钩码重力为G,标尺一个格长度为L,则在杠杆左边A处挂四个相同钩码即4𝐺×3𝐿=12𝐺⋅𝐿,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边B处挂同样钩码6G即6𝐺×2𝐿=12𝐺⋅𝐿.故在B处挂同样钩码6个; (3)如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则该力的力臂短了,就会使得拉力变大;
(4)若用图丙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自身重力会对杠杆平衡有影响;因此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。 故答案为: (1)左; (2)6;
(3)变大;该力的力臂短了; (4)杠杆自身受重力作用。
(1)杠杆倾斜时,杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端,左、右两端的螺母(或一端的螺母)要向杠杆上翘的一端调节; 实验前先要调节杠杆在水平位置平衡,这是为使杠杆所受的重力通过支点,从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响;
调节好以后,仍要使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量力臂的长度; (2)根据图示信息结合杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2分析解决钩码数量问题;
(3)如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则该力的力臂短了,就会使得拉力变大; (4)杠杆的重心过支点,是为了消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响。
探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响,使实验简单化,便于探究。
11.【答案】杠杆自重 运动状态 1 平衡 大于 省力 𝐹1𝑙1=𝐹2𝑙2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)
【解析】解:(1)把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:4𝐺×2𝐿=2𝐺×𝑛𝐿, 解得:𝑛=4,
故应该将B处所挂钩码须向右移动4−3=1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: 𝐹=
4𝐺×2𝐿4𝐿
=2𝐺=2×0.5𝑁=1𝑁,
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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𝐹1𝑙1=𝐹2𝑙2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)。
故答案为:(1)杠杆自重;运动状态;(2)1;平衡;(3)大于;省力;(4)𝐹1𝑙1=𝐹2𝑙2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)。 (1)杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响,使实验简单化,便于探究;力能改变物体的运动状态; (2)根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂解答;当钩码处于静止状态时处于平衡状态,受到的力为平衡力,再根据平衡力的条件,即大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上进行解答; (3)杠杆在水平位置平衡,阻力、阻力臂不变,弹簧测力计倾斜拉动杠杆时,动力臂变小,动力变大。 (4)杠杆的平衡条件为𝐹1𝑙1=𝐹2𝑙2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)。
物理实验中进行多次实验的目的是不同的。有的是为了多次测量求平均值减小误差;有的是为了多次测量发现一定的变化规律;有的是为了多次测量使实验结论具有普遍性。要真正明确每一个实验进行多次实验的目的。
12.【答案】左 4 变大
【解析】解:(1)杠杆的左端高于右端,平衡螺母向上翘的左端移动。 (2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G, 因为,𝐹1𝑙1=𝐹2𝑙2, 所以,𝑛𝐺×2𝐿=2𝐺×4𝐿,
所以,𝑛=4,所以在A处挂4个钩码。
(3)用弹簧测力计在C位置竖直向上拉,使杠杆保持水平平衡。若此时将弹簧测力计改为向右上方斜拉,要使杠杆继续保持水平平衡,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大,弹簧测力计示数变大。 故答案为:(1)左;(2)4;(3)变大。
(1)调节杠杆平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动。
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,根据杠杆平衡求出钩码的个数。 (3)阻力和阻力臂不变时,动力臂减小,动力变大。
杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计倾斜拉动杠杆还在水平位置平衡,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大这是常见的一种题型。
13.【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】解:
(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:𝑂𝐴=2:3, 根据杠杆的平衡条件可得,𝐹×𝑂𝐵=2𝐺×𝑂𝐴, 测力计的示数:𝐹=
2𝐺×𝑂𝐴𝑂𝐵
=
2×0.5𝑁×3
2
=1.5𝑁;
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; 故答案为:(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。 (1)杠杆的平衡状态包括两种:静止状态或匀速转动状态;
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(2)杠杆不在水平位置,左端向下倾斜,说明杠杆的重心在左端,据此判断平衡螺母的调节方向;
(3)从图乙知道两边力臂的关系,知道阻力(重力)大小,利用杠杆的平衡条件求所需拉力大小;当弹簧测力计斜着拉时,其力臂小于杠杆长,根据杠杆平衡条件分析出答案。
(4)实验规律应建立在多次测量的基础上,以避免得到偶然性的结论。
探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,此时力与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来;初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值,使测得的数据更准确,有些是为了寻找普遍规律,探究杠杆平衡的条件就是为了寻找普遍规律。
14.【答案】水平 右 1.2 杠杆自重对实验结果有影响
【解析】解:(1)为了方便测量力臂要使杠杆在水平位置平衡,因为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,现在需要使杠杆重心右移,应将平衡螺母向右调节,直至重心移到支点处,使杠杆重力的力臂为零,这样就减小了杠杆的自重对实验的影响;
(2)每个钩码质量相同为𝑚=50𝑔,一个小格为L, 𝐹1=3𝑚𝑔,𝐿1=4𝐿,𝐿2=5𝐿, 杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2,𝐹2=
𝐹1𝐿1𝐿2
3𝑚𝑔×4𝐿5𝐿
==2.4𝑚𝑔=2.4×50×10−3𝑘𝑔×10𝑁/𝑘𝑔=1.2𝑁;
(3)图丙中,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,导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
故答案为:(1)水平;右;(2)1.2;(3)杠杆自重对实验结果有影响。
(1)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;杠杆左端低右端高,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移,这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响; (2)利用杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2计算即可;
(3)图丙中,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。
本题是探究杠杆平衡条件的实验,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
15.【答案】右 四 丁
【解析】解:
(1)现在杠杆左端仍有轻微下沉,说明杠杆左端偏重,为使杠杆在水平位置平衡,这时应将右端的平衡螺母向右端调节。
(2)设一个钩码重为G,杠杆一个格为L,
左边加一个相同的钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处, 则左边力和力臂的乘积为𝐹左𝐿左=4𝐺×3𝐿=12𝐺𝐿,
右边加一个相同的钩码,设右边的力臂为𝐿右,则右边的力和力臂的乘积为𝐹右𝐿右=3𝐺×𝐿右,
为了使杠杆在水平位置平衡,𝐹左𝐿左=𝐹右𝐿右,即12𝐺𝐿=3𝐺×𝐿右,所以𝐿右=4𝐿,他应将右端钩码移动到右端离支点第四格处。
(3)小锦得到“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”,这个结论是不正确的;当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时,看实验结论是否成立,所以利用图丁进行验证。 故答案为:(1)右;(2)四;(3)丁。
(1)在调节杠杆平衡时,按照“左偏右调、右偏左调”的原则进行,即:如果杠杆左偏(左端下沉),向右移动平衡螺
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母(左右侧的平衡螺母都可以);
(2)在两边钩码的下方各加一个相同的钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处,先找出两边力的大小、左边力臂的大小,再利用杠杆平衡条件求右边力臂大小,进而确定右端钩码的位置; (3)利用力臂不在杠杆上的情况进行实验。
本题考查调节平衡螺母的作用、杠杆实验时动力和阻力的实验要求及根据杠杆平衡条件计算。当杠杆处于水平位置平衡时,竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上,倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上,力臂变小。
16.【答案】(1)右;使杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;
(2)>;>;
(3)左;取下左边3个钩码挂在右边钩码下
【解析】【分析】
此题为探究杠杆的平衡条件实验,掌握杠杆平衡条件,并学会利用杠杆平衡条件分析实验中出现的问题是解答此类题目的关键。
(1)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,便于测量力臂;
(2)根据杠杆的平衡条件计算即可;分析动力臂大小的变化,根据杠杆的平衡条件分析即可解答;
(3)根据图甲中左右两侧挂钩码后两边力与力臂的乘积大小,判断杠杆的哪端下降;根据杠杆的平衡条件计算不改变钩码总数和悬挂点位置时,挂钩码情况。 【解答】
(1)由图可知,杠杆左端下沉,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆两端的螺母向右调,这样的目的是使杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;
(2)如图乙所示,在刻度线“2”处挂两个钩码,在刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆在水平位置时;
将弹簧测力计斜向左拉,阻力和阻力臂不变,拉力的力臂变短,根据杠杆平衡条件可知,杠杆在水平位时平衡时,拉力变大,所以,𝐹2大于𝐹1;
将弹簧测力计斜向右拉,阻力和阻力臂不变,拉力的力臂变短,根据杠杆平衡条件可知,杠杆在水平位时平衡时,拉力变大,所以,𝐹3大于𝐹1;
(3)若每个钩码重为G,杠杆上每格长L, 由图丙,左侧力与力臂的乘积:5𝐺×4𝐿=20𝐺𝐿, 右侧力与力臂的乘积:𝐺×2𝐿=2𝐺𝐿, 因为:20𝐺𝐿>2𝐺𝐿,所以杠杆左端下降;
如果不改变钩码总数和悬挂点位置,若要杠杆平衡,左侧取下n个钩码挂到右侧, 则:(5−𝑛)𝐺×4𝐿=(1+𝑛)𝐺×2𝐿,
解得:𝑛=3,即需将左侧3个钩码挂到右侧即可。
故答案为:(1)右;(2)>;>;(3)左;取下左边3个钩码挂在右边钩码下。
17.【答案】平衡 左端 便于直接从杠杆上测量力臂 3N 变大
【解析】解:(1)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,平衡螺母向上翘的左端移动;杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于直接从杠杆上测量力臂; (2)设一格的长度为L,0.5𝑁×4×6𝐿=𝐹1×4𝐿,杠杆在水平位置平衡,则力F1的方向应竖直向上,由𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2得,解得,𝐹1=3.0𝑁;
从乙图中可以看出,弹簧秤的作用力最长的力臂为4L,即杠杆的长度,当力的方向发生改变时,力臂将减小,因此
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作用力将变大;
故答案为:(1)平衡;左端;便于直接从杠杆上测量力臂;(2)3𝑁;变大。
(1)杠杆处于静止状态和匀速转动状态都称为杠杆平衡;为了使杠杆在水平位置平衡,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,力臂在杠杆上,便于测量力臂;
(2)钩码在支点的左侧,要使杠杆平衡,根据杠杆的平衡条件:𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2,将已知条件代入便可求出𝐹1的大小; 本题考查探究杠杆平衡条件的实验,关键是将课本知识内容了解掌握清楚,仔细分析。
18.【答案】达到 水平位置平衡 3 6
【解析】解:(1)杠杆保持静止,此时杠杆处于静止状态,达到平衡; 由图中,杠杆的右端较高,平衡螺母应向右端移动使杠杆在水平位置平衡; (2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G, 因为,𝐹1𝑙1=𝐹2𝑙2, 所以,2𝐺×3𝐿=𝑛𝐺×2𝐿,
所以,𝑛=3,所以在B处挂3个钩码。
(3)为使拉力最小,动力臂要最长,拉力F的方向应该垂直杠杆向上,即竖直向上,动力臂为最长,F作用点在最左端,
根据杠杆的平衡条件,在C点处所挂钩码的最多个数: 𝑛𝐺×4𝐿=𝐹×6𝐿,𝑛𝑚𝑔×4𝐿=𝐹×6𝐿,
代入数据:𝑛×0.05𝑘𝑔×10𝑁/𝑘𝑔×4𝐿=2𝑁×6𝐿, 解得,𝑛=6。
故答案为:(1)达到;水平位置平衡;(2)3;(3)6。
(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态。调节杠杆平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动。 (2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,根据杠杆平衡求出钩码的个数。
(3)若在杠杆上施加最小的力F,使杠杆在水平位置平衡,该力的方向应该垂直杠杆向上,使动力臂最长,在阻力和阻力臂一定时,动力臂最长时最省力,根据杠杆的平衡条件可求在C点处所挂钩码的最多个数。
本题是探究杠杆的平衡条件的实验,考查了实验操作、杠杆的平衡条件的应用和最小力的画法,注意以支点到力的作用点的距离作为力臂是最大的力臂,力最小。
19.【答案】(1)左
(2)2.0;偏小 (3)变小;不变
【解析】【分析】
本题考查了杠杆平衡的条件,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,使杠杆在水平位置平衡,以便直接读出力臂。探究杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂。 (1)在调平杠杆平衡时,杠杆的向哪端转动,那端沉,平衡螺母要向另一端移动;
(2)根据杠杆平衡条件可求出弹簧测力计的示数;根据力与力臂乘积的大小变化可判断弹簧测力计的示数变化。 (3)图丙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F的大小变化。 【解答】
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,左端上翘,如图甲所示。则应将平衡螺母向左调节,直到杠杄在水平位置平衡;
(2)由图可知,根据杠杆平衡条件得:𝐹𝐴×𝐿𝐴=𝐹𝐵×𝐿𝐵,3×0.5𝑁×4𝐿=𝐹𝐵×3𝐿,所以𝐹𝐵=2.0𝑁;
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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,由于左侧已经存在杠杆的力与力臂的乘积,故弹簧测力计的示数会偏小;
(3)图丙使杠杆由水平位置时,根据杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2得, 𝐺×4𝐿=𝐹2×3𝐿, 则𝐹2= 3 𝐺;
当转动到图中位置时,设杠杆与水平位置的夹角为𝛼,物体的力臂、弹簧测力计拉力的力臂均变小;则根据杠杆平衡条件𝐹1𝐿1=𝐹2𝐿2得,
𝐺×4𝐿×𝑐𝑜𝑠𝛼=𝐹2′×3𝐿×𝑐𝑜𝑠𝛼, 则:𝐹2′= 3 𝐺;
所以,在此过程中拉力F的大小不变。
故答案为:(1)左;(2)2.0;偏小;(3)变小;不变。
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20.【答案】(1)右;(2)3𝑁;(3)变大。
【解析】【分析】
本题主要考查探究杠杆平衡条件实验。
(1)实验前,应调节杠杆,使杠杆在水平位置平衡;
(2)杠杆平衡后,在左侧挂两个钩码,每个钩码重1N,在右端竖直向下拉着弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数可以根据测力计的分度值及所指刻度读出来; (3)当弹簧测力计处于图中的虚线(斜拉)位置时,力臂减少,力应增大。 【解答】
(1)实验前,应调节杠杆,使杠杆在水平位置平衡;右端高说明左边重,应将两端的平衡螺母向右调节; (2)杠杆平衡后,在左侧挂两个钩码,每个钩码重1N,在右端竖直向下拉着弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为3N;
(3)当弹簧测力计处于图中的虚线(斜拉)位置时,力臂减少,力应增大,若使杠杆仍在水平位置平衡则弹簧测力计的示数将变大。
故答案为:(1)右;(2)3𝑁;(3)变大。
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