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轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验（每个钩码重0.5 N）．

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，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）如图甲所示，在杠杆A点处挂4个钩码， B点处应挂_______个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡；若两边同时都多挂上一个钩码，则杠杆的_______（填“左”或“右”）端下沉；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，杠杆仍然在水平位置平衡,当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力F的大小将_______（填“变大”、“变小”或“不变”）．原因是_______    。
（3）小王又进行了如图乙所示的探究，不考虑杠杆重力的影响，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数应等_____     N。

我们知道，使用弹簧测力计时不得超过其量程。但小明和小红想利用一把粗细均匀的米尺作为杠杆，并利用杠杆和量程为10N的弹簧测力计，测量超过量程的物体的重力。

(1)小明的方法如图10 a所示：在杠杆的A端拴重物，B端挂弹簧测力计，用手拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。若杠杆总长1m，均匀分成10份，测力计示数为8N，则小明测出的物体重力约为多大？
(2)小红认为小明的做法并不科学，她设计的方案如图10 b所示。你觉得小明和小红的方法哪个好？说说你的理由。
(3)如果我们采用小红所设计的b图所示的方法，可以精确地测量出物体的最大重力是多大？并说出你的做法。

在探究杠杆平衡条件的实验中

（1）杠杆的平衡状态是指杠杆处于    或匀速转动状态．实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在    平衡，其主要目的是消除杠杆自重对实验的影响．
（2）实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议学生不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为   （   ）

A．一个人无法独立操作

B．力臂与杠杆不重合

C．力和力臂数目过多，不易得出结论

D．杠杆受力不平衡

（3）若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是    N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将    ，弹簧测力计的示数将    （选填“变大”、“变小”或“不变”）．

某学生在做“研究杠杆平衡条件”的实验中，把杠杆的中点支在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是避免　      　对实验的影响；实验时，下图中所示的两个状态均表示杠杆已达到平衡．当杠杆由图甲的位置变成图乙的位置时，弹簧秤的示数将　    　．（填“变大”、“变小”或“不变”）

小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中．

（1）实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目的是________；
（2）杠杆平衡后，小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上________个钩码，使杠杆在水平位置平衡；
（3）他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将________（选填“大于”“等于”或“小于”）1N。

在探究杠杆平衡条件的实验中：

（1）小丽把杠杆支在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆                    。
（2）如图甲所示，在杠杆右边B处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左边A处挂  个相同的钩码。
（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，此时弹簧测力计的拉力F的示数变    ，原因是            。

在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码重力相等，杠杆刻度均匀。

（1）平衡时，应该让杠杆静止在　　位置。

（2）小周同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图1所示，他们记录的数据为：动力 $F_1=1.5N$，动力臂 $L_1=0.1m$，阻力 $F_2=1N$，则阻力臂 $L_2=$　　 $m$

（3）下列四个因素中，不会带来实验误差的是　　

$A$．铁架台自身的重力足够大

$B$．单个钩码的重力不完全相等

$C$．悬挂钩码的绳套重力偏大

$D$．杠杆与转轴之间的摩擦偏大

（4）小周同学所在实验小组在完成规定实验后，他们想进一步探究，如果杠杆受到 $F_2$、 $F_3$两个阻力，结果会怎样？通过实验，他们得到了如图2所示的结果。根据这个结果，可以初步得出，在这种情况下杠杆的平衡条件为： $F_1{L}_1=$　　。 $(F_1$、 $F_2$、 $F_3$的力臂分别用 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$表示）

如图所示，是“探究杠杆平衡条件”的装置图。

（1）实验前为方便测量力臂长度，应将杠杆调节到          平衡，如果杠杆的左端向下倾斜，平衡螺母应向          端调节。
（2）实验记录的数据如表所示，收集多组数据的目的是        ；实验得到的结论是           （用字母符号表示）。

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2/N	阻力臂L2/cm
1	0.5	10	1	5
2	0.5	15	1.5	5
3	1.5	20	3	10
4	2	20	4	10

（3）图中杠杆处于平衡状态，每个钩码受到的重力是0.5N，则弹簧测力计竖直向下的拉力是           N；拉着弹簧测力计，逐渐向右倾斜，并保持杠杆平衡，弹簧测力计的示数将              。

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。