题目内容
5.探究杠杆的平衡条件.【提出问题】如图甲所示,是一种常见的杆秤,此时处于水平位置平衡.
发现一:小明在左侧挂钩上增加物体,可观察到提钮左侧下沉.他认为改变杠杆的平衡状态,可以通过改变作用在杠杆上力的大小来实现;
发现二:接着小明移动秤砣使其恢复水平位置平衡.说明通过改变力臂的长短也可以改变杠杆的平衡.
那么,杠杆在什么条件下才能平衡呢?
【实验过程】
(1)实验前,杠杆处于如图乙所示的状态.实验时,首先应向左(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡.
(2)在杠杆两端加钩码时,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,如图丙所示,并测出力臂.多次实验并把数据记录只表格中.(每个钩码重为0.5N,每小格间的距离是5cm).多次实验的目的是:归纳、总结杠杆平衡的规律.
| 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 |
根据以上数据得出杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂.
【拓展】
如图丁所示,要使杠杆在水平位置平衡,可在B处挂4个钩码.如果在C点用弹簧测力计沿位置1的方向向上拉(图中未画出),使杠杆在水平位置平衡.弹簧测力计的示数为3N;当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡,测力计示数将变大(选填“变大”、“变小”或“不变”).
分析 【提出问题】根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2,改变杠杆所受的力及其力臂,都可以改变作用在杠杆上力和力臂的乘积;
【实验过程】实验中应调节杠杆在水平位置平衡,调节时,需将平衡螺母向左端调节,实验中多次实验的目的是归纳、总结杠杆平衡的规律;
【实验结论】分析三幅图中力和对应力臂的关系,得出杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
【拓展】根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2可知,要使杠杆在水平位置平衡可在B处挂4个钩码,如果在C点用弹簧测力计沿位置1的方向向上拉,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为3N,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,拉力F的力臂变小,根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2可知,测力计示数将变大.
解答 解:【提出问题】
小明在左侧挂钩上增加物体,改变了杠杆所受的力,改变了杠杆的平衡;
接着小明移动秤砣改变秤砣对杆力的力臂,使其恢复水平位置平衡,说明通过改变力臂的长短也可以改变杠杆的平衡;
【实验过程】
图2可知,杠杆的左端上翘,应将杠杆的平衡螺母向左调节,使杠杆处于水平位置平衡;
实验中多次实验的目的是归纳、总结杠杆平衡的规律;
【实验结论】
计算表格中力和对应力臂的乘积可知,杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
【拓展】
如图丁所示,要使杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,1.5N×0.2m=F2×0.15m,则F2=2N,所以要使杠杆在水平位置平衡可在B处挂4个钩码;
如果在C点用弹簧测力计沿位置1的方向向上拉,使杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知1.5N×0.2m=F2×0.1m,则F2=3N,所以弹簧测力计的示数为3N;
当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,拉力F的力臂变小,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,测力计示数将变大.
故答案为:
【提出问题】力的大小;力臂;
【实验过程】左;归纳、总结杠杆平衡的规律;
【实验结论】动力×动力臂=阻力×阻力臂;
【拓展】4;3;变大.
点评 本题是探究杠杆平衡条件实验,考查了对实验的探究过程掌握及对平衡条件的应用,更有利于对杠杆平衡条件知识的理解.
| A. | 动能减小,重力势能不变,机械能减小 | |
| B. | 动能增加,重力势能减小,机械能减小 | |
| C. | 动能不变,重力势能减小,机械能增加 | |
| D. | 动能不变,重力势能增大,机械能增加 |
按示例填写表中空白
| 物理现象(摘取原文) | 物理知识 | |
| 举例 | 河面雾气缭绕 | 液化 |
| ① | ||
| ② |
为此,他设计了图示电路,定值电阻R代表用电器,分别将同型号的一节新电池、两节新电池和一新一旧两节电池串联接入电路A、B之间,测量开关断开时电源电压与闭合时定值电阻两端的电压.实验数据记录如表.
| 电池 | S断开时电源电压/V | S闭合时用电器电压/V |
| 一节新电池 | 1.6 | 1.5 |
| 两节新电池 | 3.2 | 3.1 |
| 一新一旧 | 1.9 | 1.3 |
(2)小睿还发现,用电器两端的电压比电源电压总要小些.你猜想可能是电源在供电时内部有电阻分压(电源内部有电阻、导线有电阻,这些电阻分去一部分电压).
(3)从表中还可以看出,一新一旧两节电池给定值电阻提供的电压小于一节新电池提供的电压,其原因是:根据串联电路中电压规律,用一新一旧两节电池供电的电路中,废旧电池相当于电路中一个电阻(用电器),从而分去了一部分电压.
(4)为使结论具有普遍性,小睿换用不同型号新旧电池进行了多次实验,从而完成了探究活动.
| A. | 托盘天平相当于一个等臂杠杆 | |
| B. | 升旗时人向下拉绳子国旗上升,是利用动滑轮 | |
| C. | 使用杠杆,既省力又省距离 | |
| D. | 用滑轮组,一定省力,也一定能改变用力的方向 |