题目内容

9.同学们通过观察实验研究了影响杠杆平衡的因素,之后对杠杆究竟在什么条件下才平衡展开探究.请你随同学们一同进行实验探究.

(1)图(a)是处于平衡状态的杠杆.图(b)(c)(d)是同学们的操作及现象,由此得到的实验结论是:作用在杠杆两边上的力的大小、方向和作用点都能影响杠杆的平衡.
(2)为便于描述力对杠杆的作用效果,物理学中引入了“力臂”的概念.因为力臂同时包含了力的方向和作用点两个要素.因此同学们利用图e所示的装置及材料(钩码0.5N/个,杠杆分度4cm/格)设计了“探究杠杆的平衡条件”的实验步骤如下.
a.在未悬挂钩码前,向右端调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置静止; 
b.在杠杆支点两侧分别悬挂不同数量的钩码并调节其位置,使杠杆在水平位置重新平衡,记录动力、阻力(大小分别等于两侧所悬挂 钩码的重力)及动力臂、阻力臂等数据于表格中;
c.改变钩码数量重复步骤b,进行多次实验.
实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm
10.5241.012
21.5161.024
31.082.04
①将实验步骤中的划线部分补充完整;
②请你分析并处理表中实验数据,归纳得出杠杆平衡的条件.

分析 (1)由图a、b、c、d可知,改变杠杆的力的大小、方向和作用点都影响杠杆平衡;
(2)“力臂”包含力的大小和作用点,对于杠杆平衡的实验,应使杠杆在水平位置平衡,利用表格数据分析得出结论.

解答 解:(1)观察图a、b、c、d可知,作用在杠杆两边上力(或阻力及动力)的大小、方向和作用点的改变,都能够影响杠杆的平衡;
(2)力臂从力的三要素方面来说,给力的方向和作用点有关;
①a.(在未悬挂钩码前)向右端调节杠杆两边的平衡螺母
b.使杠杆在水平位置重新平衡
②第1次实验中,F1L1=0.5N×24cm=12N•cm=F2L2=1.0N×12cm=12N•cm
同理:第2次实验中,F1L1=F2L2=24N•cm,第3次实验中,F1L1=F2L2=8Ncm
(分析上述数据发现,每次杠杆平衡时,F1与F2可以不等,L1与L2也可以不等,但F1L1=F2L2)
由此归纳得出杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2.
故答案为:(1)作用在杠杆两边上的力的大小、方向和作用点都能影响杠杆的平衡;(2)方向和作用点;a、在未悬挂钩码前,向右端调节杠杆两端的平衡螺母;b、使杠杆在水平位置重新平衡.
c、杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2.

点评 本题主要考查杠杆的平衡与力的三要素的关系,探究杠杆的平衡原理,基础题目.

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