杠杆实验题

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．
【答案】右水平0不可以B不能
【解析】（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．
2．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）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：F A×OA＝F B×OB。

他这样得出的结论是否合理？____．为什么？____．
（2）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？”于是小明同学利用如图乙所示装置进行探究，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：____．
（3）小明用如图丙所示的实验装置继续研究“杠杆的机械效率”。

实验时，将总重为
G 的钩码挂在杠杆A 处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h ，弹簧测力计的示数为F ，其移动的距离为S ，则杠杆的机械效率100%Gh FS ⨯=____（用题中字母表示）。

若将钩码移动到B 点，仍将它匀速提升h 的高度，则弹簧测力计的示数F '____(>/=/<) F ，杠杆的机械效率η'____(>/=/<) η．
【答案】 不合理 一次实验具有偶然性，应多次实验，避免偶然性，寻找普遍规律 杠杆有自重 100%Gh FS
⨯ > > 【解析】（1）小明便得出了杠杆的平衡条件为：F 1L 1=F 2L 2；实验中只有一次实验就总结实验结论，实验结论很具有偶然性，不具有普遍性，因此这样得出的结论不合理．
（2）图乙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆自身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．
（3）杠杆的机械效率： W Gh W Fs
η==有
总； （4）根据图示可知，将钩码移动到B 点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F 1L 1=F 2L 2可知，动力将增大，即F ′＞F ；将钩码移至B 点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B 点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即η′＞η．
故答案为：(1). 不合理 (2). 一次实验具有偶然性，应多次实验，避免偶然性，寻找普遍规律 (3). 杠杆有自重 (4). W Gh W Fs
η==有
总 (5). > (6). > 3．如图所示，是“探究杠杆的平衡条件”的实验：
（1）在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图（甲）所示。

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________组实验更好，理由是_____________________________________。

【答案】 右 二组 便于直接读出力臂大小
【解析】（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；
（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。

4．实验小组研究“杠杆平衡条件”。

（1）当杠杆静止在如图甲所示位置时，处于______（“平衡”或“不平衡”）状态．此时调节两端的_______，使杠杆在水平位置平衡，这样做主要是为了方便测量力臂。

（2）如图丙所示，弹簧测力计在A处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数将_______（选填“变大”、“变小”或“保持不变”），其原因是____________________________________。

【答案】平衡平衡螺母变大力臂变小了
【解析】（1）杠杆静止不动或匀速转动都是平衡状态，所以甲图中杠杆是处于平衡状态的，但不是水平平衡状态，应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，可以方便测量力臂；（2）当测力计向右倾斜时，力臂会变小，根据杠杆的平衡件可知，测力计示数会变大。

5．如图，轻质杠杆OA可绕O点转动，A B＝0.1m，OB＝0.2m．A点处挂一质量为2kg的物体G，B点处加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则物体G的重力大小为____N，力F的大小为____N（g取10N/kg）．
【答案】20 30
【解析】由题意可知，物体G的重力为20N，由图示可知，A点和B点的力臂之比为3：2，根据杠杆的平衡条件可知，在A点的力与B点的力的大小之比应为2：3，A点的力为30N，所以可知在B点的拉力大小应为30N。

6．在完成教材中“探究杠杆的平衡条件”实验，得到杠杆平衡条件后．
(1)实验小组想再次验证结论是否正确，如图甲在A 位置挂4个钩码，按照结论计算可知在右边刻度6处挂2个钩码杠杆就能平衡．
(2)如图乙所示，小明想知道将刻度4位置的弹簧测力计由竖直向下拉改为倾斜向下拉会是什么情况．经小组讨论认为：根据杠杆平衡条件，测力计示数相比竖直向下拉会__________(填“变大”、“变小”或“不变”)，并且不便于测量_______·
(3)小华想到若铁架台不是在水平桌面上，而是在略微倾斜的桌面上是否影响实验呢?经小组分析不在水平桌面上___________(填“影响”或“不影响”)实验过程。

【答案】变大力臂不影响
【解析】（1）设每只钩码的重力G，杠杆每一格的长度为L，由杠杆的平衡条件可得，4G×3L=nG×6L，解得，n=2，则在杠杆6处应挂的钩码数是2个；
（2）当拉力F倾斜时，这时杠杆右侧的力臂变短，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大；
当拉力与杠杆垂直时，拉力的力臂在杠杆上，便于测量力臂；当拉力倾斜向下拉时，拉力的力臂不在杠杆上，不方便测量力臂；
（3）实验过程中，若桌面略微倾斜，不影响调节杠杆在水平位置平衡，不影响实验过程．故答案为：2；变大；力臂；不影响．
7．在探究杠杆平衡条件的实验中，保持杠杆在水平位置平衡，就可以直接从杠杆上读出_____。

如图所示，在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码，右侧30cm刻度尺用弹簧测力计沿竖直拉杠杆，使其水平平衡，此时弹簧测力计拉力为____N。

保持
弹簧测力计悬挂点不变，使其拉力方向斜向右下方，仍使杠杆水平平衡，弹簧测力计示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】力臂1N变大
【解析】杠杆水平平衡时，就可以直接从杠杆上读出知道阻力臂和动力臂；杠杆水平平衡时，阻力F2=0.5N×3=1.5N，由图知，若竖直向下施力动力臂L1=30cm，阻力臂L2 =20cm，由杠杆的平衡条件可得：F1 L1 =F2L2，则动力F1 =F2L2/L1=1.5N×20cm/30cm=1N；保持弹簧测力计悬挂点不变，使其拉力方向斜向右下方，动力臂变短，根据F1 L1 =F2 L2，弹簧测力计的示数变大。

8．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。

（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为________N，钩码总重G为1．0 N，钩码上升高度h为0．1 m，测力计移动距离s为0．3 m，则杠杆的机械效率为_______％。

请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：____________；
（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后
次数钩码悬
挂点
钩码总量
G/N
钩码移动距离
h/m
拉力
F/N
测力计移动距
离s/m
机械效率
η%
1A点1．50．100．70．3071．4
2B点2．00．151．20．3083．3
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论? 答：__________；请简要说明理由：_________________。

（至少写一个）【答案】（1）0．5 66．7% 杠杆有自重、杠杆有摩擦；
（2）不能没有控制悬挂点的位置相同（或没控制钩码上升的高度相同）
【解析】
试题分析：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0．1N，所以它的示数是0．5N；在实验过程中，有用功是：W有用 =Gh=1．0N×0．1m=0．1J，总功是：W 总 =Fs=0．5N×0．3m=0．15J，所以杠杆的机械效率是：η=W有/W总=0．1J/0．15J=66．7%；在本实验中，克服杠杆自重做功和克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因；（2）分析机械效率的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变，而实验中，两次钩码悬挂的位置是不同的；同时，还应进行多次实验，分析多组数据，才能得出有说服力的正确结论，只凭一次实验数据做出结论是不科学的。

考点：测量杠杆的机械效率
9．如图甲所示，某同学做“研究杠杆的平衡条件”实验时，进行了以下操作：
（1）调节杠杆的左右螺母，使杠杆保持水平；
（2）在杠杆O点位置两边分别挂上数目不等的钩码，通过移动钩码位置，并调节杠杆两端的螺母，使杠杆重新保持水平，记录有关数据；
（3）改变两边钩码的数量，按照（2）再进行一次操作．
①指出该同学操作中存在的问题：．
②实验中使杠杆保持水平平衡的目的是：．
③实验中得到的结论是：．
④若右端不挂钩码，而改用弹簧秤拉如图乙，弹簧秤示数为F1，则F1×OA G×OB．（选填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】①在杠杆上挂钩码之后又移动了平衡螺母；②便于测量力臂大小；③动力×动力臂=阻力×阻力臂；④大于
【解析】
试题分析：①该同学在步骤（2）中，当挂钩码之后是不能再移动平衡螺母的．
②杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小．
③杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
④如图，杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计拉力的力臂是OD，根据杠杆平衡条件得，F1×OD=G×OB．
在Rt△ODA中，OD＜OB，所以，F1×OD＜F1×OA，
所以F1×OA＞G×OB．
故答案为：①在杠杆上挂钩码之后又移动了平衡螺母；②便于测量力臂大小；③动力×动力臂=阻力×阻力臂；④大于．
10．甲、乙两位同学一起做探究杠杆的平衡条件的实验，以杠杆中点为支点，如图甲、乙所示．
（1）若杠杆右端低左端高，为使其在水平位置上静止，应将左端的平衡螺母向调节．
（2）如图甲所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据．根据这一次实验数据，甲同学立即分析得出杠杆的平衡条件，这种做法的不足是：．
（3）如图乙所示，乙同学设计了两种实验方案：第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为F1；第二种弹簧测力计倾斜拉，其读数为F2．第（填“一”或“二”）种实验方案更方便．在同等条件下，两次弹簧测力计读数F1 F2（填“＜”、“=”
（4）乙同学用图丙装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与甲同学得出的杠杆平衡条件不相符，其可能的原因是：．
【答案】（1）左；（2）实验次数太少，结论具有偶然性；（3）一；＜；（4）杠杆存在自重
【解析】
试题分析：（1）在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端调节。

因为右端低左端高，故应将平衡螺母向较高的一端调节，即将左边或右边的平衡螺母向左端调节，使杠杆在水平位置平衡；（2）只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性；（3）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；因此第一种实验方案更方便；因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以，F1＜F2；（4）图丙中，杠杆的重心不在支点上，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，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．
【考点定位】探究杠杆的平衡条件实验
11．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移动（左/右），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）有同学根据自己的实验数据，得到如下结论：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．这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中没有（选填序号：①改变力的大小②改变力的方向③改变力的作用点④多次进行实验）．
（5）小明对原来装置进行改装如丁图，与丙图比较，同样用竖直向上的力，将两个相同的钩码，提升相同的高度，机械效率高的是（丙/丁）图；若利用丁图，小明两次将钩码分别挂在A点和C点，使钩码上升同样的高度，那么机械效率（A/C/一样）的高．
【答案】（1）右；
（2）1；
（3）变大；
（4）②；
（5）丙；C．
【解析】解：（1）杠杆右端高，说明水平时重心在支点左边，所以应将平衡螺母右调，使重心右移，杠杆才能平衡．
（2）设杠杆的分度值为L，一个钩码的重为G，
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得，2G×2L=nG×4L，
（3）当弹簧测力计逐渐向左倾斜时，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计拉力F的力臂变小，由杠杆平衡条件：F1L1=F2L2，可知弹簧测力计的拉力变大．
（4）“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”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故②正确．
（5）丙与丁相比，丁要克服更多的额外功，所以丁机械效率更低，丙的机械效率更高；钩码在A点，要提高相同的高度，弹簧测力计上升的高度更大，克服杠杆的重力做功更多，机械效率更低，所以在C点时机械效率更高．
故答案为：（1）右；（2）1；（3）变大；（4）②；（5）丙；C．
【点评】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，力会变大．同时，本题还考查了利用杠杆的平衡条件来对杠杆的动态平衡情况进行分析，是我们应该掌握的．。