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专题09杠杆平衡实验

【知识储备】

杠杆的平衡：杠杆处于静止或匀速转动都叫杠杆的平衡；

探究杠杆的平衡条件：

实验前调节杠杆两端的平衡螺母（向高处调节），使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆重力对实验的影响；

在杠杆一边挂上钩码，在另一边挂上钩码（或者用弹簧测力计竖直拉杠杆），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂；

进行多次实验的目的是得出普遍规律，防止结论的偶然性。

杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂；公式：F1L1=F2L2或F1/F2=L2/L1。

【专题突破】

1．某小组在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，进行了如下操作：

（1）使杠杆在水平位置平衡，这样调节的目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，并便于实验时测量。

（2）如图乙，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端钩码下方再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）如图丙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“OA”、“OB”或“AB”）。

2．小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。

（1）若实验前杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于（选填“平衡状态”或“不平衡状态”），可将杠杆两端的平衡螺母向（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。

（2）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。小明根据以上数据得出杠杆平衡条是：。

次数

F1/N

L1/cm

F2/N

L2/cm

1

1

10

2

5

2

2

10

1

20

3

2

15

3

10

（3）杠杆调节平衡后，小红在杠杆.上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应在B点挂个钩码。如果将B处的钩码换成弹簧测力计，那么手对弹簧测力计的拉力（选填“大于”“等于”或“小于”）六个钩码的重力。

（4）当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近移一格，杠杆（填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”）。

（5）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将（填“变大”“变小”或“不变”）。

3．图1所示的实验装置可以探究杠杆受两个阻力（F2、F3）时的平衡条件。在已调节好的杠杆两端挂上不同数量的钩码，并适当移动钩码的位置，使杠杆水平平衡，记下钩码的数量和位置。通过改变钩码的数量和位置，按照同样的方法再做两次，将实验得到的数据填在下表。表中数据是以一个钩码的重力为力的单位，以杠杆的每小格为长度的单位。

（1）分析表中的数据，可得杠杆的平衡条件是。（填写关系式）

（2）在农村还广泛使用的杆秤就利用了上述原理。图2是一根杆秤的示意图。小云设计了如下测量秤砣质量M的实验方案，请你将②、④两步补充完整。

①用刻度尺测量杆秤上的主要刻度的示数m到提扭O的距离x，并作出m﹣x关系图象，如图3所示。

②用刻度尺测量挂钩到的距离L；

③在m﹣x关系图象中任意读取两组数据x1、m1和x2、m2；

④设杆秤自重G0，重心到提扭的距离L0，据杠杆平衡条件Mgx1＝+G0L0以及＝m2gL+G0L0两式相减得M＝（要求用L、x1、x2、m1、m2表示）。

实验次数

动力F1

动力臂I1

阻力F2

阻力臂I2

阻力F3

阻力臂I3

1

1

5

1

1

2

2

2

2

6

1

2

2

5

3

3

7

1

5

4

4

4．在探究“杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有：每格长度等距的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、每个重力都为0.5N的钩码若干个。

（1）实验前将杠杆中点置于支架上，然后调节平衡螺母，使杠杆在水平位置静止，这样做目的是：和对实验的影响；

（2）如甲图所示，杠杆处于平衡状态。若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码，那么发现杠杆的（选填“右”或“左”）端下沉；

（3）在乙图中，将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向，如果要继续保持杠杆在水平方向静止，测力计的示数要（选填“变小”、“不变”或“变大”）；

（4）如图丙所示，在杠杆右侧挂4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，在左侧沿竖直向方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在位置平衡。并将数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，l1、l2分别为F1、F2对应的力臂；

（5）接下来，又进行了三次实验，将数