初中物理探究杠杆的平衡条件实验试题

人在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的重量，在称象过程中，他用到吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，操作步骤如下：

a．如图甲所示，将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至0点时，槽钢在水平位置平衡．
b．将大象引入铁笼，保持吊钩悬吊点O点和铁笼悬挂点B点的位置不变．用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次茌水平位置平衡，如图乙所示．测得OB=6cm，OA=9m，弹簧测力计的示数为200N.根据上述数据测出了大象的重量．
（1）大象的重量为        N．
（2）设计步骤a的目的是                     ．

图中AOB是可绕O点无摩擦转动的轻杆，A端挂重300N的物块，AO与OB长度比为5：4，人始终沿竖直方向拉挂在B端的轻环。要使轻杆水平平衡，人应施加拉力为    N。人要不被拉起，则人重至少为    N．与轻杆处于水平平衡相比，当轻杆在图中虚线位置平衡时，人的拉力将    （选填“变大”、“变小”、或“不变”）。

小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究"杠杆的平衡条件"实验。

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 　 　（填"左"或"右"）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。

（2）得出杠杆的平衡条件"动力×动力臂＝阻力×阻力臂"后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F ₁和动力臂L ₁的数据，并绘制了F ₁与L ₁的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L ₁为0.1m时，F ₁为 　 　N。

请按照下列有关要求作图：

（1）F₁是作用在抽水机手柄A点处的动力，O为支点．请在如图1中画出动力F₁的力臂l₁．
（2）请在如图2中补画一根导线，使得滑动变阻器的滑片向右移灯泡变暗．
（3）在实验室，小明连好了一个如图3所示的电路，请你在虚线框中画出这个电路的电路图．

如图甲所示，用扳手拧螺帽时，图       （选填“a”、“b”）的握法更有利于拧紧或松开螺帽，原因是                         ．如图乙所示为园艺工人修剪树枝使用的剪刀．在用它剪断较粗的树枝时，园艺工人应当让树枝尽量       （选填“靠近”、“远离”）O点，原因是                   ．

按照题目要求作图：

（1）如图1所示，为用核桃钳夹核桃时的情景，此时核桃钳可视为两根杠杆．请在图中画出作用在上面的动力F的力臂l和阻力F₂的示意图．
（2）如图2所示，试在甲、乙两个“○”内选填“电压表”和“电流表”的符号，使两灯组成并联电路．
（3）请将图3中所示元件，连接成符合安全用电要求的家庭电路．

在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码重力相等，杠杆刻度均匀。

（1）平衡时，应该让杠杆静止在　　位置。

（2）小周同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图1所示，他们记录的数据为：动力 $F_1=1.5N$，动力臂 $L_1=0.1m$，阻力 $F_2=1N$，则阻力臂 $L_2=$　　 $m$

（3）下列四个因素中，不会带来实验误差的是　　

$A$．铁架台自身的重力足够大

$B$．单个钩码的重力不完全相等

$C$．悬挂钩码的绳套重力偏大

$D$．杠杆与转轴之间的摩擦偏大

（4）小周同学所在实验小组在完成规定实验后，他们想进一步探究，如果杠杆受到 $F_2$、 $F_3$两个阻力，结果会怎样？通过实验，他们得到了如图2所示的结果。根据这个结果，可以初步得出，在这种情况下杠杆的平衡条件为： $F_1{L}_1=$　　。 $(F_1$、 $F_2$、 $F_3$的力臂分别用 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$表示）

按如图所示，是小丽在“研究杠杆平衡条件”的实验中，使杠杆在水平位置平衡．如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码，则杠杆（ ）

A．仍然平衡

B．不平衡，左端下降

C．不平衡，右端下降

D．无法确定

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）

实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出： $F_1\times s_1=F_2\times s_2$ （注 $:s_1$ 和 $s_2$ 分别表示支点 $O$ 到 $F_1$ 和 $F_2$ 的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即： 　　。

实验次数	$F_1/N$	$s_1/\mathit{cm}$	$F_2/N$	$s_2/\mathit{cm}$	$l_2/\mathit{cm}$
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

$s$ 和 $l$ （支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到 $F_1$ 的作用点的距离 $\left(s_1\right)$ 与支点到 $F_1$ 的作用线的距离 $\left(l_1\right)$ 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 $3:$

①移动钩码，使杠杆 　　，并使杠杆处于平衡状态。

②记录 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。

最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是： $F_1\times l_1=F_2\times l_2$ 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答：

（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是 　　。

（2）将实验3中的①填写完整。

（3）"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为 　　。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 　　。

在探究"杠杆的平衡条件"实验时。

（1）实验前，将杠杆置于支架上，当杠杆静止时，发现左端下沉，如图1所示，此时，应把杠杆的平衡螺母向 　 　（选填"左"或"右"）调节，直至杠杆在 　 　（选填"任意"或"水平"）位置平衡；

（2）调节平衡后，在杠杆上A点处挂两个钩码，如图2所示，则在B点处应挂 　 　个钩码，才能使杠杆在原位置平衡。在A、B两点各增加1个的钩码，则杠杆 　 　（选填"能"或"不能"）保持平衡；

（3）为了使实验结论具有 　 　（选填"普遍性"或"偶然性"），应改变钩码个数及悬挂位置，多次进行实验；

（4）实验时，不再调节平衡螺母，使杠杆的重心位置保持在O点不变，将支点换到O′点，如图3所示，发现A点处只挂1个钩码，杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为0.5N，则杠杆重力为 　 　N。由此可知，将杠杆支点位置设在 　 　（选填"O"或"O'"）点进行实验，能避免杠杆自身重力影响实验结论"动力×动力臂＝阻力×阻力臂"的得出。

如图，在探究杠杆平衡条件的实验中，每个钩码重1N。

（1）实验前需调节平衡螺母使杠杆处于水平位置，这样做的目的是 　                 　；

（2）若在A点挂有2个钩码，则B点要挂 　                 　个钩码才能使杠杆水平平衡；

（3）若A点钩码数不变，取下B点钩码，用测力计作用在C点，为使杠杆再次水平平衡，测力计上最小示数为 　                 　N，方向 　                 　。

如图所示，探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位： $N)$等实验器材探究杠杆的平衡条件，在探究实验中

（1）在挂钩码前，小组发现杠杆左端高右端低（如图甲），应将杠杆两端的平衡螺母向　　端调节（选填“左”或“右” $)$，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了方便读出　　；

（2）接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙），这时杠杆两侧受到的作用力大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$各自钩码所受重力大小，若在 $A$， $B$下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆　　端将下沉（选填“左”或“右” $)$；

（3）如图丙是已经调节平衡的杠杆，用弹簧测力计在杠杆 $C$处竖直向上拉，在 $A$处挂上适当的钩码，使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计读数为　　，钩码总质量为　　 $\mathit{kg}$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

利用杠杆开展相关实验探究：

（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示。则应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$调节，直到杠杆在水平位置平衡；

（2）如图乙所示，在 $A$点挂3个重力均为 $0.5N$的钩码，在 $B$点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为　　 $N$；若在第（1）小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，弹簧测力计的示数会　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变” $)$；

（3）始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示。此过程中，弹簧测力计拉力的力臂　　（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），拉力的大小　　。

利用如图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。

（1）实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是　　，若出现图（甲）所示情况，应将杠杆的螺母向　　（选填“左”或“右”）调。

（2）如图（乙）所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据。根据这一次实验数据，小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是　　。经老师提醒后，小明继续进行实验，如图（乙），若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆　　（选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）。

（3）如图（丙）所示，若不在B点挂钩码，可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当测力计从a位置转动到b位置时，使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将　　。

如图，在杠杆AB上挂了一个重为G 的物体.为使杠杆在图中的位置静止．请在杠杆上画出最小动力.