初中物理探究杠杆的平衡条件实验实验题

下面是小王利用刻度均匀的均质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验．（每个钩码重0.5N）
（1）实验前，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，直到杠杆在水平位置平衡．
（2）如图所示，在杠杆A点处挂4个钩码，则在B点处应挂     个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡．
（3）把B点处的钩码取下，在B点处施加一个竖直向下的拉力F＝     N时，杠杆仍在水平位置平衡．当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆水平平衡，拉力F的大小将     （选填“变大”、“变小”或“不变”）．

小宁在“探究杠杆的平衡条件”的实验中进行了如下操作：

（1）小宁先将杠杆调节到水平位置平衡，这样做的目的是为了消除杠杆自重对实验的影响和　　。

（2）如图甲所示，杠杆调节平衡后，小宁在杠杆的左端处挂3个相同的钩码，在杠杆右端处挂2个相同的钩码，杠杆在水平位置平衡。于是小宁得出了杠杆的平衡条件，即．他这样得出结论存在的不足是：　　。

（3）在（2）的基础上，如果小宁将、两处的钩码同时去掉1个，那么杠杆在水平位置能否保持平衡？　　。

（4）如图乙所示，小宁去掉了处挂的钩码、改在处用弹簧测力计直向上拉，当杠杆在水平位置平衡时记下它的示数；若小宁将弹簧测力计逐渐倾斜，要使杠杆仍在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数与相比　　（填“变大”“变小”或“不变”。

根据要求作图

(1)如图光线AO从空气斜射入水中，画出水中折射光线的大致方向。
(2)如图所示是一个简易压水机，其中AOB是杠杆，作出动力F₁的力臂。
(3)如图所示电路，小磁针在通电螺线管附近静止，标出小磁针的N极。

如图是利用铁架台，带有刻度均匀的匀质杠杆，细线，数量足够且每个重力均为1N的钩码等实验器材探究“杠杆平衡条件”实验。

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端较低，这时应将平衡螺母向     （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）在A点悬挂三个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，需在B点悬挂   个钩码；取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向下拉，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的拉力为    N；若弹簧测力计仍在C点，改变拉力的方向，斜向右下方（如图虚线方向）拉弹簧测力计，使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将    （选填“大于”或“等于”或“小于”）1N。

在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）挂重物前，小明发现杠杆左端低右端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向      调节。
（2）如图所示，每个钩码重0.5N,用弹簧测力计在C处竖直向上拉，弹簧测力计示数为       N时，杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然保持在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_      。

（3）某实验小组进行正确的实验操作后，得到的数据为F₁=1.5N，L₁=10cm，F₂=1N和 L₂=15cm。该实验小组能不能根据这组数据就得出探究结 论？     ；理由是                     _。

在"探究杠杆平衡条件"的实验中：

（1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在 　　位置平衡。

（2）如图1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将 　　（选填"保持平衡""顺时针转动"或"逆时针转动" $)$ 。

（3）如图2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到 $A$ 点正上方的 $B$ 点，力臂是线段 　　（选填" $\mathit{OA}$ "" $\mathit{OB}$ "或" $\mathit{AB}$ " $)$ ，此时杠杆 　　（选填"仍能"或"不能" $)$ 保持平衡。

九年级寒假时，小王同学从西岭雪山带回了一块坚硬的矿石。他利用家庭实验室的器材测出了这块矿石的密度，测量过程中，他取g=10N/kg。他可用的器材有：太平（最大称量为200g）、量筒、烧杯、杠杆、弹簧测力计（量程为5N）、细线、水。
（1）小王同学首先进行估测，他感觉矿石比一瓶500ml的矿泉水重些，于是他没有直接用太平（附砝码）来测矿石的质量。你认为他的理由是                          。
（2）小王同学用图所示的装置进行测量，图中杠杆水平。细线竖直。他正确操作后，读出弹簧测力计的示数为2.4N，则该矿石的质量为m=      kg。

（3）接着他用如图所示的方法测出了矿石的体积。他的做法是：
A．将矿石放入烧杯，往烧杯中加入适量的水，让矿石浸没，在水面到达的位置做上标记；
B．取出矿石；
C．用量筒往烧杯中加水，直到                              。

（4）在用量筒往烧杯中加水时，他先加了100ml水，接着又取了50ml水，继续往烧杯中加，到达要求后，量筒中剩余的水如图所示。则矿石的密度ρ=        kg/m³。

小华、小明两位同学通过实验探究杠杆平衡的条件，所用实验器材有杠杆、弹簧测力计、钩码和支架等他们分别在已调水平平衡的杠杆上施加动力F₁、阻力F₂并使杠杆在水平位置平衡，记录动力臂l₁及阻力臂l₂，小华、小明的操作情况分别如图（a）、（b）所示，表一、表二为他们记录的实验数据


（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，小华得出结论：杠杆平衡的条件是F₁＋l₁=F₂＋l₂，请判断：小华的结论是________的（选填“正确”或“错误”），依据是：_______________________
（2）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出结论：杠杆平衡的条件是_________________________
（3）得出上述杠杆平衡的条件后，小华也欲用弹簧测力计和钩码进行实验，但跟小明的操作不同的是，他准备将弹簧测力计沿竖直方向作用在杠杆上的A点，而钩码的位置不变，如图（c）所示
请判断：他_________使杠杆在水平位置平衡（选填“能”或“不能”），如果杠杆能平衡，写出需满足的条件；如果杠杆不能平衡，写出判断的理由
_____________________________________________________________________________

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）

实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出： $F_1\times s_1=F_2\times s_2$ （注 $:s_1$ 和 $s_2$ 分别表示支点 $O$ 到 $F_1$ 和 $F_2$ 的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即： 　　。

实验次数	$F_1/N$	$s_1/\mathit{cm}$	$F_2/N$	$s_2/\mathit{cm}$	$l_2/\mathit{cm}$
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

$s$ 和 $l$ （支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到 $F_1$ 的作用点的距离 $\left(s_1\right)$ 与支点到 $F_1$ 的作用线的距离 $\left(l_1\right)$ 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 $3:$

①移动钩码，使杠杆 　　，并使杠杆处于平衡状态。

②记录 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。

最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是： $F_1\times l_1=F_2\times l_2$ 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答：

（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是 　　。

（2）将实验3中的①填写完整。

（3）"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为 　　。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 　　。

在探究"杠杆的平衡条件"实验时。

（1）实验前，将杠杆置于支架上，当杠杆静止时，发现左端下沉，如图1所示，此时，应把杠杆的平衡螺母向 　 　（选填"左"或"右"）调节，直至杠杆在 　 　（选填"任意"或"水平"）位置平衡；

（2）调节平衡后，在杠杆上A点处挂两个钩码，如图2所示，则在B点处应挂 　 　个钩码，才能使杠杆在原位置平衡。在A、B两点各增加1个的钩码，则杠杆 　 　（选填"能"或"不能"）保持平衡；

（3）为了使实验结论具有 　 　（选填"普遍性"或"偶然性"），应改变钩码个数及悬挂位置，多次进行实验；

（4）实验时，不再调节平衡螺母，使杠杆的重心位置保持在O点不变，将支点换到O′点，如图3所示，发现A点处只挂1个钩码，杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为0.5N，则杠杆重力为 　 　N。由此可知，将杠杆支点位置设在 　 　（选填"O"或"O'"）点进行实验，能避免杠杆自身重力影响实验结论"动力×动力臂＝阻力×阻力臂"的得出。

如图，在探究杠杆平衡条件的实验中，每个钩码重1N。

（1）实验前需调节平衡螺母使杠杆处于水平位置，这样做的目的是 　                 　；

（2）若在A点挂有2个钩码，则B点要挂 　                 　个钩码才能使杠杆水平平衡；

（3）若A点钩码数不变，取下B点钩码，用测力计作用在C点，为使杠杆再次水平平衡，测力计上最小示数为 　                 　N，方向 　                 　。

如图所示，探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位： $N)$等实验器材探究杠杆的平衡条件，在探究实验中

（1）在挂钩码前，小组发现杠杆左端高右端低（如图甲），应将杠杆两端的平衡螺母向　　端调节（选填“左”或“右” $)$，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了方便读出　　；

（2）接着小组在杠杆的两侧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（如图乙），这时杠杆两侧受到的作用力大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$各自钩码所受重力大小，若在 $A$， $B$下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆　　端将下沉（选填“左”或“右” $)$；

（3）如图丙是已经调节平衡的杠杆，用弹簧测力计在杠杆 $C$处竖直向上拉，在 $A$处挂上适当的钩码，使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计读数为　　，钩码总质量为　　 $\mathit{kg}$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

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，弹簧测力计示数　       　（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　        　。

物理实验复习时，小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题
（1）实验前没有挂钩码时，杠杆右端下倾，为了使杠杆在水平位置平衡，则应将左端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，这样做的目的：            。
（2）小美先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后，杠杆的    端下降．要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将                     即可．
（3）小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图乙所示．小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡．你认为原因是                     ．
（4）他们认为（2）问中拉力是做功的．如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为    ．

在“探究杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验前，发现杠杆左端偏高，应向      端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图所示，把钩码挂在杠杆左侧A点，为使OB成为力臂，应在B点沿着       的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。
（3）若每个钩码重为0.5N，将A点的钩码全部移到B点，弹簧测力计作用在C点，为使杠杆在水平位置平衡，所加最小力为        N。