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/NL1/cmF2/NL2/cm
111025
2210120
3215310
【实验结论】
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.

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