拓展1探究杠杆的平衡条件(原卷版)

实验 探究杠杆的平衡条件
【实验图示】
【实验步骤】
1、将杠杆的中点支撑在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。

2、在杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡，这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码所受的重力。

将动力F 1、阻力F 2、动力臂l 1、阻力臂l 2，记录在表格中。

3、改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。

【实验数据】
【实验分析】
对表中记录的实验数据进行分析，可以发现每次实验中动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积。

【实验结论】
杠杆的平衡条件；动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F 1l 1=F 2l 2 【注意事项】
（1）实验前，通过调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。

（2）实验过程中，不能再调节平衡螺母使得杠杆在水平位置平衡，只能改变钩码的个数、位置或者弹簧测
力计的拉力大小、位置。

（3）实验至少做三次，得出普遍规律，避免实验的偶然性。

【温馨提示】
1、实验前杠杆调水平平衡的原因
（1）消除自重影响。

如图所示，将杠杆调至水平位置平衡时，就将杠杆自身的重心调到了支点上，这时杠杆重力的力臂为零，重力不能使杠杆转动，从而可以避免杠杆自重对杠杆平衡的影响。

（2）便于测量力臂。

杠杆处于倾斜状态时，力臂不在杠杆上，如图甲所示，此时无法从杠杆上直接读出或测出力臂，力臂的测量较困难。

当杠杆处于水平平衡时，力臂在杠杆上，如图乙所示，可以从杠杆上直接读出或测出力臂。

2、如图所示，还可以用弹簧测力计的拉力作为动力做"探究杠杆的平衡条件"的实验。

此时要注意弹簧测力计的拉力方向要始终沿竖直方向，否则动力臂不沿杠杆方向，这种情况下直接在杠杆上读出（或测出）的动力臂数值会比实际值偏大。

【分析与论证】
根据小明同学的数据可验证猜想（选填“二”或“一和二”）是正确的。

而小红同学则认为小明同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离，具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力的
进行实验；
于是，小红同学协助小明同学按图丙方式进行实验，获得表中后两组数据。

综合分析表中数据可验证猜想是错误的。

若要验证另一种猜想是否正确，必须添加的测量工具是______。

通过以上研究，小明同学真正理解了力臂是支点到的距离。

3、如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。

（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态；（2）为了便于测量（选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。

为此，应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆（选填“左”或“右”）端将下沉；（4）小勇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点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。

在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐（选填“变大”、“变小”或“不变”），原因是；
（5）实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力⨯= ⨯阻力臂。

4、某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中：
(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：△= ，△= 。

5、某中学同学们做“探究杠杆的平衡条件”实验。

（1）调节杠杆水平平衡后，第一组同学按图甲进行实验，第二组同学按图乙进行实验，你认为第（选填“一”或“二”）组实验更方便，理由是；
（2）如图丙所示，若A位置悬挂4个钩码（每个钩码质量为50g），在C位置施加一个如图所示大小为N 的力时，杠杆保持平衡；
（3）小丽想到爸爸利用图丁的工具抬起大花盆。

为了抬起花盆时更省力，他建议爸爸将支架适当向（选填“左”或“右”）移动一些距离；
（4）小红利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就和爸爸一起测出了一头小象的质量。

测量时用一根长为12m的槽钢作为杠杆，如图。

吊钩固定于槽钢的中点O。

当槽钢水平静止时，弹簧测力计的示数F1为100N。

测得l1为6m，l2为4cm。

不计铁笼质量，小象的质量是t。

（g取10N/kg）
6、图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。

（1）挂钩码前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态；要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的螺母向（选填“左”或“右”）侧调节。

（2）图乙是一个平衡的杠杆，此时若推动右侧钩码的悬线（如图丙所示），就会发现杠杆（选填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。

（3）在探究过程中，需要进行多次实验的目的是。

（4）某同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是该小组利用图丁所示的装置进行探究，在杠杆O点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为N。

以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1L1总是（选填“大于”、“等于”或“小于”）F2L2，其原因可能是。

（5）图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此杠杆属于（选填“省力”或“费力”）杠杆，请举出它在生活生产中的一个应用实例：。

7、探究杠杆的平衡条件
（1）杠杆两端的螺母作用是。

（2）小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是。

（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，请在图中画出拉力F的力臂，弹簧测力计的读数应是N。

（一个钩码重0.5N）
（4）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。

她用刻度尺测出L1和L2，则2L1（选填“＞”“＜”或“＝”）3L2。

实验次数动力/N动力臂/m阻力/N阻力臂/m
10.50.2 1.00.1
2 1.00.15 1.50.1
3 3.00.1 2.00.15
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出L1和L2（如图丁所示），则游码的质量为g。

8、在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左侧下沉，为使杠杆在水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向（左/右）调节。

（2）如图乙所示，A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡，若在A处下方再挂1个相同的钩码，为使杠杆保持水平位置平衡，需将挂在B处的钩码向（右/左）移动格。

（3）已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重0.5N，小明按照图乙所示方式进行实验，他改变所挂钩码的数量和A、B位置，使杠杆水平平衡，记录数据如表：
（4）小明根据表中数据，得出“动力×动力臂”的结论，而小华则认为小明的每组数据中的力臂恰好都等于
支点到力的作用点的距离，具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力的进行实验。

于是小华按图丙所示方式进行实验，发现弹簧测力计示数（大于/小于/等于）1N。

这时，小华要测量力臂，还需要的测量工具是。

通过小华的补充实验，小明真正理解了力臂是支点到的距离。

9、小明在探究杠杆平衡条件的实验中，所用杠杆质量分布均匀，每个钩码质量均为50g。

（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端高，要使杠杆在水平位置平衡，可将杠杆右端的螺母向调节。

调节平衡后，如图甲所示，在杠杆的左边A处挂四个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右端B处挂同样的钩码个；
（2）实验中小明发现用图乙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡，但老师建议，不宜采用这种方式，其主要原因为；
A．一个人无法独立操作
B．不方便测量力臂
C．力和力臂数目过多，不易得出结论
D．杠杆受力不平衡
（3）完成实验后小明突发奇想，想利用该杠杆（重心位于O点）制作一个可以直接测量质量的“杆秤”。

△如图丙所示，以杠杆上的A点为支点，当在C位置挂3个钩码，杠杆在水平位置刚好平衡，则该杠杆的质量g。

然后小明将C位置的3个钩码取下，挂到右侧作为“秤砣”；
△为了将该“杆秤”的零刻度线标在A位置处，小明应在图丙C位置处装配一质量为g的吊盘；△接着小明在图丁的D位置标记上该“杆秤”能测的最大质量g，并将其它质量数均匀标记在AD 之间的刻度线上，完成“杆秤”的制作。

（4）小华在小明实验的基础上将“杆秤”改装成简易的液体密度秤，如图戊所示，将C位置的吊盘换成等质量且容积足够大的空桶，将右侧的“秤砣”换成一已知质量的物块M，现往空桶内分别注入密度已知的等体积的不同液体，改变物块M悬挂点的位置，当密度秤在水平位置平衡时，在M悬挂点处标出相应液体的密度值。

下列关于密度秤制作的说法中不正确的是( )
A．秤的刻度值可均匀标记在AD之间的刻度线上
B．秤的刻度值向右越来越大
C．增大M 的质量，秤的量程会增大
D．将支点向A 右侧移动1格，秤的量程会增大
10、小明学习了杠杆的平衡条件后，利用如图所示的装置对杠杆做了进一步研究。

（1）杠杆静止时的位置如图甲所示，为了使杠杆静止时处于水平位置，接下来的操作是将杠杆的平衡螺母向（选填“左”或“右”）移动；
（2）在杠杆上的B点用如图乙所示的动力F拉杠杆，请在图中画出动力臂l1；此时杠杆的类型与（选填序号）相同。

A．天平B．钓鱼竿C．钳子
（3）如图丙所示，用弹簧测力计拉杠杆的C点，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，测力计示数变化情况是；
（4）如图甲所示，小明在杠杆左侧距离O点20cm的D处挂一个重为G的物体，在杠杆右侧不同位置处施加竖直向下的力F，保证杠杆处于水平平衡状态，根据多次测量的F、L数据，画出如图乙所示的图像，结合杠杆平衡条件，可求出物重G的大小是N。

【拓展】方小红根据学到的知识，利用杠杆、刻度尺、细线和两个重物A、B，设计了如下实验方案，测量物体的密度。

如图所示：
△用细线系在杠杆的中点O，使杠杆在水平位置平衡，然后将重物B挂在硬棒左端C处，重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使杠杆再次在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为D处，用刻度尺测
出OC的长度L0和OD的长度L1；
△保持重物B的位置不变，把重物A浸没在水中，把重物A从D处移动到F处时，杠杆再次水平平衡，用刻度尺测出OF的长度L2；通过实验可以得到物体A的密度ρA= 。

（请用ρ水和已测量的物理量符号表示）
11、在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）杠杆静止在图甲所示位置，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）调节平衡后，如图乙，在A点挂3个钩码，则应在B点挂个钩码，才能使杠杆重新在水平位置平衡（所用钩码的规格都相同）；
（3）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡，收集多组数据，其目的是（填序号）
A.取平均值，减小误差
B.避免偶然性，寻找普遍规律
（4）看图丙的漫画，根据杠杆的平衡条件分析，小兔分得的萝卜质量（选填“大于”、“等于”或“小于”）小猴的。

12、在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，若使如图所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节；
（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如下表所示。

分析可得杠杆的平衡条件是；
（3）为了进一步验证实验结论，又做了图所示的实验，在杠杆水平平衡时；
△已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为N，阻力臂l2为cm；（g 取10N/kg）
△请你在图中画出动力F1的力臂。

13、根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求，完成下列各题：
（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示。

小明通过调节杠杆右端的螺母向（左/右）移动，使杠杆在水平位置平衡，然后进行下面的实验探究；
（2）要使图乙中杠杆平衡，应在a处挂个钩码（题中的每个钩码都是相同的）；
（3）当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将（变大/不变/变小）；
（4）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
（5）小华又进行了课外探究，她找来相同的硬币若干，在一平衡杠杆的左端放上2枚、右端放3枚，杠杆仍在水平位置平衡，如图所示。

她用刻度尺测出L1和L2，则2L1（选填“<”、“>”、“=”）3L2：若将杠杆左端的硬币正上方再加2枚硬币，在杠杆右端的硬币正上方再加3枚硬币，杠杆将（选填“平衡”或“不平衡”）。

14、某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中：
（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，他们在如图乙所示的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）下表是该小组在实验中记录杠杆平衡的数据表格，其中空格处所缺的数据：Δ= ，
△= ；
（4）实验至少做三次的目的是。