实验19 探究杠杆的平衡条件-中考物理必考实验精讲练

实验19探究杠杆平衡条件（原卷版）《探究杠杆平衡条件》属于课标要求必做实验。实验要求学生利用相关器材，探究杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的定量关系。这就给杠探究杠杆平衡条件实验提出更高的要求，为此，此实验也就理所应当地成为中考试卷中力学实验考题出现概率较高的题型。《探究杠杆平衡条件》所占分值一般在3分-7分之间。考试内容主要是力臂、验证杠杆的平衡条件、对实验探究的设计、思路和探究过程，通过探究实验加深对知识的理解和掌握并考查考生对此实验认识程度。实验探究在具体的实验过程当中，考察的主要是细节的问题，在实验过程中，其变化并不太多，所以在细节方面的把握，同学们一定要做到位。另外，近些年中考物理各题型，知识点之间的联系也越来越密切，比如说杠杆的平衡条件可以结合浮力，压强以及整个机械运动的其他板块进行结合考察，所以对于知识点之间的联系或者是运用不太熟练的同学，一定在复习阶段对每部分的基础内容以及方法先掌握到位，在后期进行知识点融合的过程当中，才能比较顺畅。实验探究-杠杆的平衡条件【实验目的】(1)知道什么是杠杆的平衡；(2)通过实验得出杠杆的平衡条件；(3)体验利用归纳法得出杠杆平衡条件的过程。【提出问题】在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关【猜想与假设】一般情况下，当杠杆静止或匀速转动时，我们就说此时杠杆处于平衡状态，对杠杆处于平衡状态时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在的关系，我们可作出如下猜想：A.动力+动力臂=阻力+阻力臂B.动力-动力臂=阻力-阻力臂C.D.动力×动力臂=阻力×阻力臂【实验设计】杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力僻和阻力臂共同决定的。为了探究其平衡条件,可以在杠杆处于静止状态时,分别测出动力F₁、阻力F₂、动力臂l1和阻力臂l₂,然后经过大量数据的对比、分析、归纳得出杠杆的平衡条件。【实验步骤】(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡；(2)在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离；(3)设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F₁,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F₂,测出杠杆平衡时的动力臂l₁和阻力臂l₂,把F₁、F₂、l₁、l₂的数值填入表格中。(4)改变钩码个数和位置,多做几次实验（避免偶然性）,将实验得到的数据填入表格中实验序号动力F₁/N动力臂l₁/cm动力×动力臂/(N·cm)阻力F₂/N阻力臂l₂/cm阻力×阻力臂/(N·cm)11.010100.5201022.015301.5203034.010402.02040…【实验结论】分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或F₁l₁=F₂l₂。《探究杠杆平衡条件》常考问题：1.试验前杠杆不平衡应如何调节：调节两端平衡螺母；2.实验前，如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡：按“左偏(低)右调，右偏(低)左调”的原则；3.为什么要使杠杆在水平位置平衡：便于读出力臂大小；克服杠杆自身重力的影响；4.杠杆的支点在中间位置目的：为了消除杠杆自重影响；5.杠杆平衡状态的判断：处于静止状态或者左右匀速晃动的杠杆均处于平衡状态；6.为什么每次都让杠杆在水平位置处于平衡状态呢：这是因为此时力臂和杠杆重合，可以直接从杠杆上读出力臂；7.两侧挂上钩码后判断是否平衡：根据平衡条件判断；8.力或力臂的计算：根据杠杆平衡条件进行计算；9.让杠杆处于静止状态：方便进行实验；10.实验中，为什么要多次实验，收集不同数据：使实验结论更具有普遍性；11.本实验中可以将钩码换成弹簧测力计，这样做的好处是：可以从弹簧测力计上直接读出力的大小；12.当弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆后，测力计的示数会逐渐变大，这是因为拉力的力臂变小了，而且弹簧测力计越倾斜，力臂越小，示数就会越大；13.注意根据本实验做出的各种变形题。比如用弹簧测力计一直竖直向上拉杠杆的一端，或者弹簧测力计的拉力方向一直与杠杆垂直。A组（中考真题感知）1.（2023·成都）在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm13.05.01.510.022.015.02.015.031.05.02.510.0…………由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是___________；（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是___________N；②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。___________2.（2023·潜江、天门、仙桃）在探究“杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前，杠杆左端下沉，如图甲，则应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节，直至杠杆在水平位置平衡；（2）调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示，阻力臂l2为_________cm；（3）分析表中实验数据。得出杠杆的平衡条件为_________（用F1、F2、l1、l2表示）；次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.516.01.021.015.01.015.032.015.01.520.0第3次实验的杠杆类型属于_________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，教室里的劳动工具中有这类杠，请举一例：__________；并简要说明你的判断理由__________；（4）如图丙，F始终杠杆垂直，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中，F的大小将__________。（填选项代码）A．不变B．变小C．变大D．先变大后变小3.（2023·永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等，（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向_______（选填“右”或“左”）调节；（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如下表：次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.520.01.010.021.015.01.510.031.510.00.530.0…分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是：_____________________；（3）本次探究经过多次实验的目的是_______；A．减小实验误差B．寻找普遍规律（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会_______（选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa_______Fb（选填“大于”、“等于”“小于”）。4.（2023·通辽）如图所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置（杠杆刻度均匀，每个钩码重0.5N）。（1）挂钩码前，杠杆如图甲所示，此时正确的操作是向__________（选填“左”或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）接下来，在A、B两处挂上如图乙所示的钩码后，杠杆重新在水平位置平衡，若将A处的钩码拿掉一个，要便杠杆在水平位置再次平衡，则应将B处所挂钩码向__________（选填“左”或“右”）移动__________个格；（3）某同学用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，则弹测力计的示数将逐渐__________（选填“变大”或“变小”），原因是____________________。5.（2023·济宁）利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件；（1）调节螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示，其目的是方便测量_________；（2）为探究杠杆的平衡条件，小明设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是_________；实验次数方案一方案二F1/Nl1/cmF2/Nl2/cmF1/Nl1/cmF2/Nl2/cm133352224331125（3）如图所示，在A处挂3个钩码，则应在B处挂_________个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；（4）杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用，是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具，由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成，如图所示，此杆秤有两个提纽，使用它称较重的物体时，常用离秤钩较_________（选填“近”或“远”）的提纽。6.（2023·菏泽）用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，完成下列问题。（1）实验前杠杆状态如图甲所示，应当向________调节平衡螺母使杠杆呈水平状态；（2）如图乙所示，在杠杆支点的左侧A点悬挂若干钩码，在支点的右侧悬挂1个钩码，发现无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以通过________（只填一种可行的操作即可）来实现；（3）调整后继续实验，从支点处缓慢向右移动钩码，直到杠杆再次呈水平，同时记录左、右两侧悬挂的钩码________和________的大小。（4）杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图丙所示某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤砣的质量为。则提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为________kg。7.（2023·聊城）小明和小红用图甲装置探究杠杆的平衡条件，进行实验并收集了数据。小明对数据分析后得出的结论是：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。小红认为小明的结论是错误的，她做了图乙实验，图中每个钩码所受的重力是0.5N，弹簧测力计的示数为______N，此实验______（选填“能”或“不能”）说明小明的结论是错误的。8.（2023·达州）在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后，小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度，请帮她将下列步骤补充完整。（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（1）相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆__________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向__________（选填“左”或“右”）调节；（2）调节杠杆水平平衡后，用细线将物块挂于杠杆左侧，将3个钩码挂于右侧，杠杆仍处于水平平衡，如图乙所示，每个钩码质量100g，则物块质量为__________g；（3）将该物块浸没在装有水的烧杯中，调节右侧钩码的位置，使杠杆处于水平平衡，如图丙所示，则物块在水中所受浮力为__________N；（4）物块的密度是__________kg/m3；（5）在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变钩码的位置和个数，收集多组数据的目的是__________（选填字母）。A.避免实验的偶然性，便于得到普遍规律B.取平均值，减小误差9.（2023·泸州）小明有一件重约15N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计（0～10N）、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤：（1）取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度LAB＝_________cm，如图丙所示；（2）用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数F1＝8.0N；（3）交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计读数F2＝6.0N；（4）由此可以计算出该工艺品的重力G＝_______N。（5）计算出O点到端点A间的距离LOA＝_______cm。（6）反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是___________（只须写出一个条件即可）。10.（2023·广西）某小组在测量液体密度的实验中（1）调节天平横梁平衡时，先把___________移到标尺左端零刻度线处，若指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧，则应向___________（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，使横梁平衡。（2）用天平测出空烧杯的质量，如图甲所示，质量为___________g。用天平称量时，天平是___________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。（3）将花生油倒入空烧杯，测出其总质量，再将烧杯中的花生油倒入量筒中测出其体积，但花生油太多，无法全部倒入量简中。经小组讨论，只需增加一个步骤用天平测出___________的质量，即可求出花生油的密度。（4）受《天工开物》中枯棒汲水（图乙）启发，小组自制了“杠杆密度计”如图丙，将一轻质细硬杆用细线固定在0点并悬挂起来，物块固定悬挂在A点，把不计质量的矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至B点，使杆在水平位置平衡。换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点B1、B2、B3……对应密度的刻度值。①若B1点在B点的左侧，则B1点对应的密度ρ1与水的密度ρ水水的关系是ρ1___________ρ水（选填“<”“=”或“＞”）。②若测得B、B2到O点的距离分别为l、l2，则B2点标注的密度值为___________（用ρ水及题给字母表示）B组（限时针对训练）1.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：（1）在没有挂钩码时杠杆静止在如图甲所示位置，此时杠杆_________（选填“平衡”或“不平衡”），为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向_________边旋一些（选填“左”或“右”）；（2）调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验，你认为第_________（选填“一”或“二”）组实验更好，理由是便于测量_________（选填“力”或“力臂”）；（3）在实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了_________。A．减小摩擦

B．使每组数据更准确C．多次测量取平均值减小误差

D．获取多组实验数据归纳出物理规律2.按要求填空。（1）如图-1，两盘中砝码质量相等，将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动状态，这样做是为了探究两个平衡力是否作用在______；（2）如图-2，在物体运动的速度相同时，物体的______越大，动能越大；（3）如图-3，为探究“杠杆的平衡条件”实验，由图中信息可得杠杆的平衡条件为______。（用公式表示）3.如图甲，环卫工人拉着垃圾箱前行，他们正在清洁我们的生活环境。环卫工人如何用力才能使自己较轻松呢？小阳设计了如图乙实验进行了探究。（1）图乙中，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；在进行实验时，这样做的好处是______________________；（2）为了探寻更普遍规律，小阳分别进行了如图丙中弹簧测力计倾斜拉，其读数记为F1，如图丁中弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数记为F2，其中左端钩码位置和数量均不变，则两次弹簧测力计读数F1______F2（选填“”､“”或“”），其原因是：_________________；（3）图甲中，垃圾桶被拖动时它相当于一个______（选填“省力”或“费力”）杠杆。4.小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向___________（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；（2）在实验过程中，调节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，多次实验并把数据记录在表格中。次数F1/Nl1/cmF2/Nl2/cm11102522101203215310小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是___________；（4）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使在重新平衡，应在B点挂___________个钩码。当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近一格，杠杆会___________（填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）；（5）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逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将___________（填“变大”，“变小”或“不变”）。5.如图是小明利用刻度均匀的均质杠杆进行探究“杠杆平衡条件”的实验。（1）实验前为方便___________，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，这时应将平衡螺母向___________（选填“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）图乙是小明利用弹簧测力计做某次实验的情景，部分数据记录如下表。已知杠杆每格长5cm，钩码每个重0.5N，请你将弹簧测力计的示数填入表中：实验序号动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m1______0.153.00.10上述实验数据不符合杠杆平衡条件，出现问题的原因是___________；（4）如图丙所示，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将___________（选填“变大”、“变小”、“先变大再变小”或“先变小再变大”）。6.在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码质量都相等。（1）如图甲所示，杠杆在此位置静止，这时杠杆（选填“平衡”或“不平衡”）。（2）调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量。（3）如图乙所示，若在A位置挂两个钩码，现有三个钩码，需挂在杠杆O点右侧第格的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。（4）实验时，多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，重复实验。这样做的目的是。（5）如图丙所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数（选填“变大”“不变”或“变小”）。7.小明在超市买了一个哈密瓜，回到家用弹簧测力计测量其重力时，发现哈密瓜的重力超出了弹簧测力计的量程，身边又找不到其它合适的测量工具，于是他找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按如下示意图进行了改进：步骤一：将细绳系在米尺的50cm刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。步骤三：在米尺45cm刻度线处挂上哈密瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75cm刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡，如图甲所示。（1）小明是利用___________（选填“二力”或“杠杆”）平衡的条件相关知识来计算哈密瓜的重力。（2）在步骤一中使米尺在水平位置平衡是为了避免___________对测量结果的影响。（3）当小明在操作步骤三时，他父亲指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小明这样使用弹簧测力计会使测量结果___________（选填“偏大”或“偏小”）。（4）小明分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为3N，最后计算出哈密瓜的重力为___________N。（5）小明发现：如图乙和图丙所示，先后竖直向下和斜向下拉弹簧测力计，均使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计两次的示数分别为F和F′，你认为F___________F′（选填“>”“<”或“=”）。（6）如图丁所示，小明又在米尺40cm刻度线处挂了一个重力为2.5N的苹果，当杠杆再次在水平位置平衡时，弹簧测力计示数为4N。若将弹簧测力计、系哈密瓜的细绳、系苹果的细绳对米尺的拉力分别用F1、F2、F3表示，它们的力臂分别为L1、L2、L3，于是小明猜想F1L1=___________也能使杠杆平衡。8.某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中：次数F1/NL1/mF2/NL2/m12.00.050.1023.00.102.00.1532.00.303.0（1）实验时应先调节杠杆在______位置平衡，若出现如图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节；（2）杠杆平衡后，他们在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在B位置挂上______个相同的钩码；（3）上表是该小组在实验中记录杠杆平衡的部分数据，空格处所缺的数据：△=______，☆=______；9.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_______（左/右）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡；（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：_________（用字母表示）。他这样得出的结论_________（合理/不合理）；