实验15 探究杠杆的平衡条件实验（解析版）.docx

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1、实验十五、探究杠杆的平衡条件实验剖析【探究目的】探究杠杆的平衡条件【实验器材】杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺；【探究假设】杠杆的平衡可能与动力和力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积有关。【实验步骤】调节杠杆两端的平衡螺母，使横梁平衡。在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码【每一个钩50g=0.05kg,重为：G=mg=0.05kg10Nkg=0.5N,(假设左端破码的重力产生的拉力为阻力F2，右端钩码的重力产生的拉力为动力F,)先固定%大小和动力臂I的大小，再选择适当的阻力F2,然后移动阻力作用点，改变阻力臂12大小，直至杠杆平衡，分别记录下此时动力Fi、动力臂k阻力F2和阻力臂

2、2的数值，并将实验数据记录在表格中。固定%大小和动力臂k的大小，改变阻力F2的大小，在移动阻力作用点，改变阻力臂2大小，直至杠杆平衡，记录下此时的阻力F2和阻力臂2的数值，并填入到实验记录表格中。改变动力F的大小，保持动力臂h的大小以及阻力F2大小不变，再改变阻力F2作用点，直至杠杆重新平衡，记录下此时动力F大小和阻力臂2的大小，并填入到实验数据记录表。整理实验器材。【数据记录】：实验数据记录表如下：1动力F1(N)动力臂11(cm)动力义动力臂(NM阻力F2(N)阻力臂I2(cm)阻力又阻力臂(Nm)步骤2步骤3步骤4实验结论动力X动力臂=阻力X阻力臂 公式表示:F1L1=F2L2 o思考：

3、在上述探究实验中，为什么每次都要使杠杆在水平位置保持平衡?答：可以方便用刻度尺来直接测出实验中杠杆的力臂大小【考点方向】：1、实验前杠杆的调节：左高右调，右高左调。平衡后实验过程中不能在调节平衡螺母。2、实验过程中将杠杆调成水平平衡的目的是：便于直接测量(读出)力臂。3、选择杠杆终点作为支点的好处：消除杠杆自身重力对实验的影响。4、将祛码换成测力计的好处是：能直接测出拉力的大小，实验操作方便。5、将祛码换成测力计的缺点是：测力计本身有重量，对实验有一定的影响，使弹簧测力计的示数变大。6、弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化及原因：弹簧测力计示数由大变小，原因是力臂由小变大。7

4、、使用弹簧测力计代替钩码最终目的是：更能正确认识力臂。8、多次实验的目的是：避免实验的偶然性，是结论具有普遍规律。经典母题小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件.b dL du J甲乙丙(1)若实验前杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于 (选填“平衡状态”或“不平衡状态”)，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.目的是。(2)在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是 o(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.次序/VN7cnA/N2cm11102522101203215310小明根据以上数据得出

5、杠杆平衡条件是：O（4）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的/1点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应在点挂 个钩码.如果将B处的钩码换成弹簧测力计，那么手对弹簧测力计的拉力（选填“大于” “等于” “小于，）六个钩码的重力。当杠杆平衡后，将力点和夕点下方所挂的钩码同时向支点。靠近移一格，杠杆（填”左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡（6）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”），原因是。（7）小明实验时改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目

6、的是 o【答案】（1）平衡状态；右；消除杠杆自身重力对实验的影响，水平位置便于直接读出力臂。（2）便于测量力臂；（3） FiLi=F2L2j（4） 6；小于;（5）左侧下降;（6）变大；根据平衡条件，动力臂变小。（7）避免实验的偶然性，使结论更具普遍性。【解析】（1）若实验前杠杆如图甲所示，左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，水平位置便于直接读出力臂。（2）实验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响；（3）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：F1L

7、.5（4）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：FL=FbLb, BJ 4G3L=Fb2L,解得Fb=6G,需挂6个钩码；如果将B处的钩码换成弹簧测力计，那么由于向下的力，有两个，一是弹簧测力计自身重力，另一个是手对弹簧测力计的拉力。二者之和才等于六个钩码的重力。（5）根据杠杆的平衡条件：FL=FbLb,若A、B两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格，则左侧4G2L=8GL,右侧6GXL=6GL,因为8GL6GL,所以杠杆左端会下降;（6）根据杠杆的平衡条件：FaL-FbLb,阻力和阻力臂在不变的情况下，动力的方向向左倾斜时，动力臂会致动力变大。实验剖析J改变钩码的

8、个数和位置进行了多次实验,能够避免组数据的偶然性，多次测量才能得出普遍规律。练习1： （2020盐城）小明做“探究杠杆平条件”实验:甲乙实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节；使用弹簧测力计时，首先进行的操作是;如图乙所示，在杠杆左侧挂2个钩码，每个钩码的质量为50g,为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，在A点沿 向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在 位置平衡。并将第一次数据记录在表格中，表中R大小为弹簧测力计示数，乃大小为钩码的重力，八、/2分别为八、乃对应的力臂；（4）接下来，小明又进行了三次实验，将数据填在表中，最后总结得出律。每次实验总是在前一次

9、基础上改变尸2、h /2中的一个量。小华分析数据后发现，第次实验与前一次改变的量相同，需要调整的实验步骤是 O序号FNcmf2n2cm11.510.01.015.0.23.010.02.015.031.520.02.015.041.030.02.015.0【答案】（1）右；（2）校零；（3）竖直；水平；（4）4 ；保持正2和/1不变，改变/2的大小。【解析】（1）1杠杆的右端上翘，要使它在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的右端移动。使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。（3）3由图可知，在杠杆左侧挂2个钩码，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，由于力臂是支点到力的作用线的距离，所以在A点沿

10、竖直向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在水平位置平衡。（4）56由实验序号2、3可知，尸2和/2不变,/增大10cm,由序号4、3可知，b2和口不变，/】增大10cm,所以第4次次实验与前一次改变的量相同。由于改变尸2、限/2中的一个量，所以需要保持B和八不变，改变/2的大小。练习2： （2020眉山）小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的0.5N重的钩码若干个。（1）如图A所示，此时的杠杆 （选填“是”或“不是）平衡状态。实验时为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，且便于直接从杠杆上读出力臂的大小，应将杠杆调到 O（2）小明同

11、学所在实验小组完成一次操作后，实验现象如图B所示，他们记录的数据为动力F = 1.5N,动力臂h=0.2m,阻力F2=1N,则阻力臂12=0.3m.甲同学测出了这组数据后就得出了“动力x动力臂=阻力x阻力臂”的结论，乙同学认为他的结论不一定科学，理由是 o他把右边的钩码换成弹簧秤，使杠杆从水平位置慢慢转过一定角度，如图C所示，此过程中，弹簧秤拉力的大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。（3）图B实验中，小明把两边的钩码同时远离支点一格，杠杆不再平衡， （选填“左”或“右”）端会下沉。小明回家又做了图D的探索，将一根长为L,重为G的均匀木棒，有的木棒伸出桌子边缘，用5竖直向下的力Fo压木棒

12、的一端，当Fo=时，木棒刚好会被翘起。【答案】（1）是；水平位置平衡；（2）一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律；不变；（3）左；1.5G。【解析】（1）杠杆保持静止，此时杠杆是处于静止状态，达到平衡；实验时为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，且便于直接从杠杆上读出力臂的大小，应将杠杆调到水平位置平衡；（2）只有一次实验得出杠杆平衡的条件是：动力X动力臂=阻力X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。力臂等于支点到力的作用线的距离，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c所示，此过程中，弹簧测力计拉力的力臂变小，钩码对杠杆拉力的力臂

13、也变小，但是根据三角形的相似性,动力臂和阻力臂的比值是不变的，所以拉力大小不变；（3）设一个钩码重为G,杠杆一个格的长度为L,杠杆在水平位置平衡后，如果将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，左端力与力臂的乘积为3G5L=15GL,右端力与力臂的乘枳为2GX7L=14GL,左端卜沉；为了木棒刚好会被翘起，此时杠杆的支点是桌子边缘，根据杠杆的平衡条件可知，Fo-l=g （Al - Al）,525解得 Fo=L5G0故答案为：（1）是；水平位置平衡；（2） 一组实验数据太少，具行偶然性，不便找出普遍规律；不变；（3）左;1.5Go练习3： （2020 郴州）小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡

14、条件。甲乙丙为排除杠杆自重对实验的影响，实验前把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，此时应将杠杆右端的螺母向 调节（填“左”、“右”），使杠杆在水平位置达到平衡。在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是。（3）实验时，小明在杠杆左侧A位置（左边位置第四格）先挂了 3个钩码，如图乙所示，则在右侧8位置（右边位置第三格）应挂 个相同规格的钩码，杠杆可以重新在水平位置平衡。如图丙所示，小明在A位置挂一个弹簧测力计，在3位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到。位置，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）,原因是。【答案】右；（2）为了直接从杠杆上读出力臂；（3）4；变小：当拉力由倾斜变为垂直时，阻力阻力臂不变，拉力F力臂变大，相应的力会变小，这样才能持续平衡。【解析】(1)U1为排除杠杆自重对实验的影响，实验前把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，杠杆右端偏高，应将杠杆右端的螺母向右端移动，使杠杆在水平位置平衡。(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是为了直接从杠杆上读出力臂。(3)一个钩码的重力为G,设杠杆的