实验题13探究杠杆的平衡条件解析版冲刺2021年中考物理实验专题精做精练通用版

实验题13探究杠杆的平衡条件（解析版）-冲刺2021年中考物理实验专题精做精练（通用版）一．实验：《探究杠杆平衡的条件》【仪器和器材】杠杆，测力计，钩码，线，方座支架。【实验方法】1．安装、调整杠杆将杠杆安装在方座支架上，安装时注意使杠杆的支撑轴成水平。调整平衡螺母，直到杠杆平衡。2．研究动力和阻力相等的平衡取数目相同的两组钩码，一组作动力，一组作阻力。把它们分别挂在杠杆的两臂上，先把动力臂长度固定，改变阻力臂的长度直到杠杆平衡。这样做3至4次，看每次动力臂和阻力臂的长度是否相等。把最后一次数据记入表中。3．研究动力和阻力不相等的平衡在杠杆两臂分别挂上2个和4个钩码。改变阻力臂的长度，直到杠杆平衡。改变动力臂的长度重复实验。看每次的动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积是否相等。把最后一次读数记入表中。4．用测力计作阻力进行实验在杠杆的一臂挂上3个钩码作动力，在同一臂上用测力计向上拉杠杆作为阻力，一直到杠杆平衡。然后记下测力计的读数以及动力臂、阻力臂的数值。这样做几次，看阻力与阻力臂的乘积和动力与动力臂的乘积是否相等。5．分析数据【结论】：分析以上数据可以看出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。二．真题精练1.(2020年四川省达州市中考真题)同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码(每只重0.5N)替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。(1)将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向______(选填“右”或“左”)调节，使杠杆在水平位置平衡；(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；(3)将物体G部分浸入水中(如图2乙所示)，两只钩码移到C点时，杠杆水平位置平衡；(4)将物体G浸没于水中(如图2丙所示)，两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；(5)将物体G浸没于盐水中(如图2丁所示)，两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。分析与论证：分析比较(2)、(3)、(4)可得：物体G所受浮力大小与______有关；分析比较(2)、(4)、(5)可得：物体G所受浮力大小与有______关；由题中信息计算物体G的体积V=______m3，盐水的密度盐水______kg/m3。(331.010kg/m水，g=10N/kg)【答案】(1).右(2).物体排开液体的体积(3).液体的密度(4).1.0×10-4(5).1.125×103【解析】【详解】[1]杠杆如图1位置平衡后，要使杠杆在水平位置重新平衡，应将平衡螺母向右调节。[2]步骤(2)、(3)、(4)是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G所受的浮力大小与排开液体的体积有关。[3]步骤(4)(5)是让物体G分别浸没在水中和盐水中，所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。[4]由步骤(4)及杠杆的平衡条件得(G物-F浮)⋅4L=1N⋅4L，(2N-F浮)⋅4L=1N⋅4L所以F浮=1N由阿基米德原理有，物体的体积43331N10m1.010kg/m10N/kgFVVg浮物排水[5]由步骤(5)及杠杆的平衡条件得(2N-F浮＇)⋅4L=1N⋅3.5L所以F浮＇=1.125N由阿基米德原理有，盐水的密度33431.125N1.12510kg/m10N/kg10mFgV浮盐水物＇2.(2020年山东省德州市中考真题)探究杠杆的平衡条件。在在(1)实验前杠杆静止在如图所示的位置，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______调节。(2)实验时①用如图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡(杠杆上每格等距)，但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式()A．一个人无法独立操作B．需要使用太多的钩码C．无法测量力臂D．力和力臂数目过多②在图中，不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，保持右侧第______格的钩码不动，将右侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆也可平衡。继续实验：实验数据：次数左侧右侧动力1/NF动力臂1/cml阻力2/NF阻力臂2/cml11.0102.0521.550.51532.0151.520(3)结论杠杆的平衡条件是：______(4)交流评估①实验进行三次的目的是______(只有一个选项正确，填写对应字母)a.取平均值减小误差b.归纳出物理规律c.使每组数据更准确②某同学在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动5cm，则杠杆______。(选填“保持平衡”“左侧下沉”或“右侧下沉”)【答案】(1).左(2).D(3).3(4).1122FlFl(动力×动力臂=阻力×阻力臂)(5).b(6).右侧下沉【解析】【详解】(1)[1]由图可知，杠杆左端高，右端低，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左移动。(2)①[2]实验中，如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡时，杠杆的右侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的。这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，故选D。②[3]不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，将右侧另外两个钩码改挂到第三个钩码的下方，即右侧的力是三个钩码，根据杠杆平衡的条件得到3个×3格=3个×n格n=3即保持右侧第3格的钩码不动。(3)[4]由表中数据可知，杠杆的平衡条件是1122FlFl(动力×动力臂=阻力×阻力臂)。(4)①[5]实验进行三次，可以归纳出物理规律，一次实验获得的数据有偶然性，故选B。②[6]在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动5cm，杠杆左侧20N×(15cm-5cm)=20N·cm杠杆右侧1.5N×(20cm-5cm)=22.5N·cm左侧力和力臂的乘积小于右侧力和力臂的乘积，杠杆右侧下沉。3.(2020年辽宁省丹东市中考真题)在“探究杠杆平衡条件”实验时，实验中所用钩码的质量均为50g。(1)实验前，应先调节杠杆在水平位置平衡。若向右调节杠杆两端的_______时，可使杠杆在水平位置平衡，则调节前，杠杆____(选填“左”或“右”)端偏低；(2)如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，在右侧第3格处挂____个钩码(图中右侧钩码未画出)的时候，杠杆在水平位置平衡。此时，若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆_____(选填“左”或“右”)端将下降；(3)如图乙，当在杠杆左侧第2格处挂4个钩码，在杠杆的右侧用竖直向下的拉力F作用时，杠杆在水平位置平衡。若使杠杆继续在水平位置保持平衡，将拉力方向旋转到图中虚线位置时，拉力F的力臂将_____，拉力F的大小将______(两空都选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1).平衡螺母(2).左(3).4(4).左(5).减小(6).增大【解析】【详解】(1)[1][2]实验前，为了便于测量杠杆的力臂，应使杠杆在水平位置平衡，故应调调节平衡螺母；若向右调节平衡螺母，则说明杠杆的左端偏低。(2)[3]如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，设杠杆上每一小格代表的长度为L，每钩码的重力为G，由杠杆平衡条件1122FLFL可知623GLnGL.解得4n故应在右侧第3格处挂4个钩码。[4]若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆左边力与力臂的乘积为6318GLGL杠杆右边力与力臂的乘积为4416GLGL因杠杆左边力与力臂的乘积大于杠杆右边力与力臂的乘积，故杠杆左端下降。(3)[5][6]由杠杆平衡条件1122FLFL知2211FLFL将拉力方向旋转到图中虚线位置时，阻力乘阻力臂的值不变，拉力的力臂减小，故拉力将增大。4.(2020年江苏省盐城市中考真题)小明做“探究杠杆平条件”实验：(1)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；(2)使用弹簧测力计时，首先进行的操作是______；(3)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F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，l1、l2分別为F1、F2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基础上改变F2、l1、l2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______。序号FI/Nl1/cmF2/Nl2/cm11.510.01.015.0.23.010.02.015.031.520.02.015.041.030.02.015.0【答案】(1).右(2).校零(3).竖直(4).水平(5).4(6).保持F2和l1不变，改变l2的大小【解析】【详解】(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。(2)[2]使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。(3)[3][4]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)[5][6]由实验序号2、3可知，F2和l2不变，l1增大10cm，由序号4、3可知，F2和l2不变，l1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F2、l1、l2中的一个量，所以需要保持F2和l1不变，改变l2的大小。5.(2020年四川省自贡市中考真题)小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究杠杆的平衡条件实验，已知每个钩码重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”)调节，直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是______；(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂______个钧码；(3)如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆水平位置平衡，测力计的拉力为______N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然水平位置平衡，则测力计的读数将______(选填“变大”或“变小”或“不变”)，若此时斜向右上方的测力计与竖直方向间的夹角为60°，杠杆在水平位置平衡时，测力计的读数为______N。【答案】(1).右(2).便于测量力臂(3).2(4).1(5).变大(6).2【解析】【详解】(1)[1][2]杠杆静止时，杠杆左端下沉，说明右端偏高，平衡螺母需向右调节，直到杠杆在水平位置平衡。杠杆只有在水平位置平衡时，力臂才正好在杠杆上，这样测量起来会比较方便。(2)[3]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FAlA=FBlB4G×2l=FB×4lFB=2G即需在B点处挂2个钩码。(3)[4]取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件得到4G×2l=FC×4lFC=2G=2×05N=1N[5]如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。[6]从支点O到动力作用线做垂线，支点与垂足之间的距离即为力臂l，如图所示：由杠杆的平衡条件得到42FlGl1440.5N22FllF=2N三．模拟演练1.研究定滑轮的特点：(1)在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是______和______。(2)如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是______。(3)旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮_____