中考物理必考实验精解精练专题实验16探究杠杆平衡条件的实验含解析

实验16探究杠杆平衡条件的实验考点聚焦

经典例题

1．（2019•百色）在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、

铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N 的钩码。

（

1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 （选填“左”或“右”）调；

（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F 1和阻力F 2，对应的力臂为L 1和L 2，由此可得杠杆的平衡条件为： 。实验中进行多次实验的目的是 （选填“A”或“B”）：

A ．取平均值减少误差

B ．使实验结论具有普遍性

（3）将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆 （选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；

（4）如图1所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F 为 N ；保持杠杆平

衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将（选填“变大”、“不变”或“变小”）；

（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图2所示，则物体的质量为g。

【答案】（1）右；（2）F1L1＝F2L2（动力×动力臂＝阻力×阻力臂）； B；（3）左端下沉；（4）1；变大；（5）72

【解析】（1）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）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，分析上述数据，可得出的杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2（或动力×动力臂＝阻力×阻力臂）；

本题为探究性实验，实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性，故选B；

（3）如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，

左端：2G×4L＝8GL，右端：G×6L＝6GL，

左端大于右端，故左端下沉；

（4）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G＝1N，根据杠杆的平衡条件：

F1L1＝F2L2，2G•2L＝F•4L，解得F＝G＝1N，

保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F向左倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；

（5）在天平的标尺上，1g之间有5个小格，一个小格代表的质量是0.2g，被测物体的质量为50g+20g+2g＝72g。

【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；

（2）杠杆平衡条件：F1l1=F2l2；实验中需多次实验，得出平衡条件，使结论更普遍性；

（3）根据杠杆平衡条件即可求出；若在杠杆左右两边钩码下同时撤掉一个相同的钩码，分别求出力和力臂的乘积，然后比较，杠杆沿乘积大的一端下沉；

（4）根据杠杆的平衡条件计算出在B点挂的钩码个数或拉力的大小；

当拉力F向左倾斜时，分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化；

（5）使用天平测量物体质量时，首先要明确标尺的分度值，被测物体的质量等于砝码的总质量与游码所对刻度之和。

突破练习

2．（2019•镇江）小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0～5N，杠杆上每一格长10cm。

（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿方向拉杠杆，并使之在位置平衡；

（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F1＝N，此时杠杆的类型与

（选填“筷子”或“老虎钳”）相同；

（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有①保持不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1。

【答案】（1）竖直；水平；（2）4.4；筷子；（3）37.5；l1和l2

【解析】解：（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时，拉力作用点到支点的距离就是其力臂，这样便于从杠杆上直接读出力臂，由图杠杆水平平衡时拉力方向应为竖直方向；

（2）图中弹簧测力计的分度值是0.1N，指针指在4N下面第4个小格上，因此弹簧测力计读数为

4N+0.1N×4＝4.4N；

筷子是费力杠杆，动力臂小于阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第1次实验原理。

（3）当F2＝4N，动力臂l1＝30cm，不变时，弹簧测力计的最大拉力为5N，根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l2时，l2应不超过的数值：

l2＝＝＝37.5cm；

根据控制变量法可知，探究F1与F2的关系必须保持l1和l2不变。

3．（2019•阜新）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）如图甲，把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的是消除对实验的影响。为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在A处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变物体的。

（2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在A处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，需将挂在B处的钩码向右移动格。当杠杆平衡、钩码静止时，挂在A处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对力。

（3）如图丙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡，弹簧测计示数（选填“大于”、“小于”或“等于”）1N，如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）（每个钩码重0.5N）。

（4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件。

【答案】（1）杠杆自重；运动状态；（2）1；平衡；（3）大于；省力；（4）F1l1＝F2l2（或动力×动力臂＝阻力×阻力臂）

【解析】（1）把质量分布均匀的杠杆中点置于支架上，杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；

为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在A处挂上钩码后杠杆转动，