题目内容
12.在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个(每个钩码重1N).(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于平衡(选填“平衡”或“不平衡”)状态.
(2)为了便于测量力臂大小,应使杠杆在水平位置平衡,因此在实验前调节时应将图甲中杠杆的平衡螺母向右调.
(3)杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上2个钩码,作为动力F1,B点处挂上1个钩码,作为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,如图乙所示,分别测量出两个力的力臂L1和L2,计算后发现:F1L1=F2L2,便得出杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2,但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是没有经过多次测量就得出结论,实验没有普遍性.
(4)接着,小明提出新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用如图丙所示装置进行探究,在杠杆D处挂上2个钩码,用弹簧测力计在C点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计的示数是3.3N,以弹簧测力计的拉力为动力F′1,钩码对杠杆的拉力为阻力F′2,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现F′1L1′总是大于F2′L2′,其原因主要是受杠杆重力的影响.
(5)如图丙所示,小明又把弹簧测力计的作用点固定,只改变测力计与水平方向的角度θ使杠杆平衡,则能描述测力计示数F与θ关系的图象是B.
分析 (1)静止状态和匀速转动都属于杠杆的平衡状态;
(2)实验中应调节杠杆在水平位置平衡,这样力臂恰好沿着杆的方向,便于测量力臂;
调节杠杆平衡时,应将平衡螺母向上翘的一端移动;
(3)在探究性实验中,应进行多次实验,寻找普遍规律,避免结论的偶然性.
(4)弹簧测力计的拉力由图读出;
杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;杠杆的重心过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响.
(5)根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂可知,当阻力和阻力臂不变时,动力臂越大,动力越小.
解答 解:
(1)杠杆处于静止状态,所以是平衡状态;
(2)实验时,应使杠杆在水平位置平衡,主要是为了便于测量力臂的大小;
由图可知杠杆右端高,所以应把杠杆两端的平衡螺母向右端调节;
(3)小明仅凭一测量就得出杠杆平衡条件,这种实验处理方法是不完善的,因为实验次数过少,会导致实验结论具有偶然性,应该改变动力或阻力的方向进行多次测量,寻找普遍规律,以避免偶然性;
(4)由图可知,弹簧测力计的刻度值为0.1N,指针在3N以下三格处,示数为3.3N;
用如图丙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响;
(5)当测力计和杠杆的角度从0度逐渐增加到90度时,动力臂越来越大,动力越来越小,当测力计和杠杆垂直时,此时动力臂最大,动力最小,当测力计和杠杆的角度从90度逐渐增加到180度时,角度越大,动力臂越小,动力越大.
故答案为:(1)平衡;(2)力臂;水平;右;(3)没有经过多次测量就得出结论,实验没有普遍性;(4)3.3;杠杆重力; (5)B.
点评 本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程,从原理到实际操作、实验方法、数据分析等,考查较为全面,是我们应该掌握的重点实验.
练习册系列答案
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19.
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