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【题目】在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(杠杆上每小格长为2cm)、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个(每个钩码重1N)。

(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于_____(选填“平衡”或“不平衡”)状态。

(2)实验时,使杠杆在_____位置平衡,主要是为了便于测量_____的大小,因此他应把甲图中杠杆的平衡螺母向_____(左/右)边调。

(3)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上2个钩码,作为动力F1,B点处挂上1个钩码,作为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,分别测量出两个力的力臂l1和l2,计算后发现:F1l1=F2l2,便得出杠杆的平衡条件是:F1l1=F2l2.但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是_____

(4)接着,小明提出新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用如图丙所示装置进行探究,在杠杆D点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在C点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计的拉力是_____N.以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码重力为阻力F2,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现:F1l1总是大于F2l2,其原因主要是杠杆受到了_____的影响。

(5)小明又把弹簧测力计的作用点固定,只改变测力计与水平方向的角度θ,则能描述测力计示数F与θ关系的图象是_____

【答案】平衡 水平 力臂 没有经过多次测量就得出结论,结论不具有普遍性 3.3 杠杆重力 B

【解析】

(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态.

(2)杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡,使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂.

(3)在探究性实验中,应进行多次实验,寻找普遍规律,避免结论的偶然性.

(4)弹簧测力计的拉力由图读出;

杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;杠杆的重心过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响.

(5)根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂可知,当阻力和阻力臂不变时,动力臂越大,动力越小.

(1)杠杆静止在如图甲所示位置,杠杆处于静止状态,所以此时杠杆处于平衡状态;

(2)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于测量力臂。

他把杠杆右端的平衡螺母调到最右边,但是杠杆仍然不能水平平衡,接下来他应该把左端的平衡螺母往右调;

(3)小明仅凭一测量就得出杠杆平衡条件,这种实验处理方法是不完善的,因为实验次数过少,会导致实验结论具有偶然性,应该改变动力或阻力的方向进行多次测量,寻找普遍规律,以避免偶然性。

(4)由图可知,弹簧测力计的刻度值为0.1N,指针在3N以下三格处,示数为3.3N.

用如图丙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响。

(5)当测力计和杠杆的角度从0度逐渐增加到90度时,动力臂越来越大,动力越来越小,当测力计和杠杆垂直时,此时动力臂最大,动力最小,当测力计和杠杆的角度从90度逐渐增加到180度时,角度越大,动力臂越小,动力越大。所以B图象符合题意。

故答案为:(1)平衡;(2)水平;力臂;把左端的平衡螺母往右调;(3)没有经过多次测量就得出结论,实验没有普遍性;(4)3.3;杠杆重力;(5)B.

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次数

钩码悬挂点

钩码总重G/N

钩码移动距离h/m

拉力

F/N

测力计移动距离s/m

机械效率η/%

1

A点

1.5

0.10

0.7

0.30

71.4

2

B点

2.0

0.15

1.2

0.30

83.3

根据表中数据,不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的实验结论。

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