题目内容

如图所示,某小组研究“杠杆的平衡条件”,器材:有刻度的杠杆、若干个相同的钩码、弹簧测力计等,O为杠杆的支点.
①实验前,应先调节杠杆在     位置平衡.这样做,除了可以消除自身的重力影响,还可以方便地测量或读出     .调节时,如发现杠杆左端偏高,应如何操作:   

②某实验小组记录两组数据如下:
实验序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm
1220110
21824
根据分析,这组数据中,实验序号为     选填:“1”或“2”)的一组肯定有错误.检查发现是测量动力臂时读错了,动力臂的实际值比记录值     (选填:大或小).
③如图所示,弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数将     (选填:变大、变小或保持不变),其原因是    

④某次实验中,若采取如图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置保持平衡(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,这主要是以下哪种原因     (选填字母).
A.一个人无法独立操作  B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合   D.力和力臂数目过多

⑤如图所示,实验小组选用长1.6m、粗细均匀的一只金属杆,绕O点在竖直平面内自由转动,同时将一个“拉力--位移传感器”竖直作用在杆上,并使杠杆在水平位置始终保持平衡.该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图所示.由图可知金属杆重     N.

【答案】分析:①为了避免杠杆重力对杠杆平衡产生的影响和便于测量力臂,实验前,应首先进行杠杆平衡调节,根据杠杆的平衡条件,杠杆左、右两端的螺母(或一端的螺母)向杠杆上翘的一端调节.
②利用题中表格中的已知数据分别计算F1L1与F2L2的值,进行比较,因杠杆是平衡的,若F1L1≠F2L2说明有错误.
③根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2分别计算测力计倾斜前后两状态时拉力的大小,比较即可.
④如图操作,左端有三个拉力,对应的有三个力臂,要计算三个力与力臂的乘积,不符合杠杆一个动力、一个阻力的要求.
⑤解决图表类的题目要充分利用表中数据,此题,杠杆是粗细均匀的一只金属杆,重心在杠杆的中点,当x为0.8m时,动力臂等于阻力臂,所以拉力等于杠杆的重力.
解答:解:①因为杠杆的重力对杠杆平衡产生的影响,实验前,应首先进行杠杆平衡调节.当杠杆处于水平平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力--钩码的重力--的方向恰好与杠杆垂直,这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出.因此,调节杠杆的水平平衡是为了便于测量力臂的大小.如发现杠杆左端偏高,说明杠杆重心位置偏右,向左调节杠杆左侧平衡螺母或向左调节杠杆右侧平衡螺母.
②分析表中数据:实验序号1中,F1L1=2N×20cm=40N?cm;而F2L2=1N×10cm=10N?cm,∴F1L1≠F2L2
因杠杆平衡,该组乘积不相等说明数据有错误.
实验序号2中,F1L1=1N×8cm=8N?cm,而F2L2=2N×4cm=8N?cm,∴F1L1=F2L2
因杠杆平衡,该组乘积相等说明数据正确.
由F1L=F2L2得:L===5cm<10cm;
即:动力臂的实际值比表中的记录值小.
③由题干可知:弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆时,杠杆受到的阻力和阻力臂不变,测力计的拉力方向改变,拉力的力臂L′小于竖直向上拉时的力臂L1,=OC;
使杠杆在水平位置保持平衡,由杠杆平衡条件得:
;∴F′>F1
即:则弹簧测力计的示数将变大,原因是该力的力臂变短了(此时的力臂小于OC了).
④杠杆平衡后,右边有一个力与力臂的乘积,而左边有三个力与力臂的乘积,共有四个力与力臂的乘积,数目过多,计算不便.
⑤粗细均匀的金属杆长为1.6m,则其重心在0.8m处,此处动力臂等于阻力臂,由杠杆平衡条件可知,拉力的大小即为金属杆的重,故重力为10N.
故答案为:①水平、杠杆力臂的大小、向左调节杠杆左侧平衡螺母或向左调节杠杆右侧平衡螺母;②1、小;③变大、该力的力臂变短了(此时的力臂小于OC了);④D;⑤10.
点评:解决与杠杆平衡条件相关问题的基本方法:准确找出题中杠杆的五要素,再将对应的动力和动力臂、阻力和阻力臂代入杠杆平衡条件,即可求解;解决图表类的题目要充分利用表中数据,此题,当x为0.8m时拉力等于杠杆的重力.
练习册系列答案
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如图所示,某小组研究“杠杆的平衡条件”,器材:有刻度的杠杆、若干个相同的钩码、弹簧测力计等,O为杠杆的支点.
①实验前,应先调节杠杆在     位置平衡.这样做,除了可以消除自身的重力影响,还可以方便地测量或读出     .调节时,如发现杠杆左端偏高,应如何操作:   

②某实验小组记录两组数据如下:
实验序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm
1220110
21824
根据分析,这组数据中,实验序号为     选填:“1”或“2”)的一组肯定有错误.检查发现是测量动力臂时读错了,动力臂的实际值比记录值     (选填:大或小).
③如图所示,弹簧测力计在C处由竖直向上逐渐向右倾斜拉动杠杆,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数将     (选填:变大、变小或保持不变),其原因是    

④某次实验中,若采取如图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置保持平衡(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,这主要是以下哪种原因     (选填字母).
A.一个人无法独立操作  B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合   D.力和力臂数目过多

⑤如图所示,实验小组选用长1.6m、粗细均匀的一只金属杆,绕O点在竖直平面内自由转动,同时将一个“拉力--位移传感器”竖直作用在杆上,并使杠杆在水平位置始终保持平衡.该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图所示.由图可知金属杆重     N.

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