实验19 探究杠杆的平衡条件-中考物理必考实验专项复习

实验19探究杠杆平衡条件（原卷版）

命题解读

_____________________/

《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。

实验梳理

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X动力臂=阻力X阻力臂

动力臂阻力臂

【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Fi、阻力F?、动力臂L和阻力臂k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F“左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F〉测出杠杆平衡时的动力

臂11和阻力臂把Fi、F?、I］、七的数值填入表格中。

(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

实验动力Fj/N动力臂li/cm动力X动力阻力阻力臂阻力X阻力臂

序号臂/(N•cm)F/Nlycm/(N•cm)

11.010100.52010

22.015301.52030

34.010402.02040

【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X

动力臂=阻力X阻力臂，或Fili=Fzlz。

考向点拨

《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。

题组训练

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E、月、八、h的

数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。

次数动力1/N动力臂7i:/cm阻力K/N阻力臂72/cm

13.05.01.510.0

22.015.02.015.0

31.05.02.510.0

...............

由表中数据可得，F、、%1卜七之间的关系式是;

（2）①在第（1）间的某次实验中，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尸L5N,请在图乙中画出弹簧测力计对杠

杆的拉力尸的示意图及其力臂L

OKO

3

3

甲乙

（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,

阻力臂入为cm；

（3）分析表中实验数据。得出杠杆的平衡条件为（用A、R、h、八表示）；

次数动力A/N动力臂2i/cm阻力£/N阻力臂72/cm

10.516.01.0

21.015.01.015.0

32.015.01.520.0

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，尸始终杠杆垂直，将杠杆缓慢地由位置/拉至位置6的过程中，尸的大小将o

（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E,左侧钩码对杠杆施的力为阻力内测

出杠杆平衡时的动力臂，和阻力臂A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E/N动力臂2i/cm阻力F/N阻力臂22/cm

10.520.01.010.0

21.015.01.510.0

31.510.00.530.0

・・・

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46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、6位置拉杠杆上同一点G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冏，在6位置斜向上的拉力为Fb,则凡凡(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)o

甲乙丙

(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48两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/处的钩码拿

掉一个，要便杠杆在水平位置再次平衡，则应将6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8点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕6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o

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________；

甲

(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

方案一方案二

实验次数

E/N1\/cmK/N/2/cm£/N7i/cmF』N/2/cm

13335

22243

31125

(3)如图所示，在/处挂3个钩码，则应在8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、秤坨、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•荷泽)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/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,秤坨的质量为0.5kg。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X支点到动力作用点的距离=阻力X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。（疔10N/kg,0水=L0X10%g/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4夕处于静止状态，如图甲所

示。他想用平衡的知识，通过计算在46连线上找出。点的位置，以便用一根细线系在。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4=cm,如图丙所示;

(2)用弹簧测力计拉住/端，6端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数£=8.ON；

(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K=6.ON；

(4)由此可以计算出该工艺品的重力G=No

(5)计算出。点到端点/间的距离ZOA=cm。

(6)反思：要准确找出。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

(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，天平是一

(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。点并悬挂起来，物块固定悬挂在/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6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&、旦、&……对应密度的刻度值。

①若身点在8点的左侧，则反点对应的密度小与水的密度O水水的关系是4O水（选填

“〈”“=”或“>”）。

②若测得8、氏到。点的距离分别为】、卜,则艮点标注的密度值为（用。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o

A.减小摩擦B.使每组数据更准确

（1）如图T,两盘中祛码质量相等，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0（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，其读数记为如图丁中

弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数记为入，其中左端钩码位置和数量均不变，则两次弹簧测力计读数

3F2(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FJNh/cmF』NIz/cm

111025

2210120

3215310

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/点处挂4个钩码，如图乙所示，为使在重新平衡，应在8

点挂______个钩码。当杠杆平衡后，将4点和6点下方所挂的钩码同时向支点。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”)o

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。

甲乙丙

(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6点处挂6个钩码，如图甲所示，则在/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：

实验动力动力臂阻力阻力臂

序号E/N£z/m

10.153.00.10

——

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。

甲乙丙

（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。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O

（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No

(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尸和尸'，你认为FF'(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

件、屋、凡表示，它们的力臂分别为L、匕、L3,于是小明猜想k___________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E/NZi/mEJNZ2/m

12.00.05A0.10

23.00.102.00.15

32.00.303.0☆

(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/位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在6

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/点处挂4个钩码，在8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