初中物理探究杠杆的平衡条件实验实验题

小阳想通过实验测出某种油的密度ρ_油。他找来一根直硬棒，用细线系在硬棒的中点O并把硬棒悬挂起来，硬棒在水平位置平衡。他将石块M挂在硬棒的右端点E、密度为r的金属块N挂在硬棒的左端点C时，硬棒在水平位置再次平衡，如图所示。当把金属块N浸没在待测密度的油中，把石块M从E点移动到D点时，硬棒第三次在水平位置平衡。如果用L₁表示O、C两点间的距离，用L₂表示O、D两点间的距离，则r_油＝_____________。

如图甲是小明根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上．

（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是（只填写序号）

A．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处

B．将天平放在水平台面上

C．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记

D．将待测物体放在天平左侧的置物盘中

E．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
F．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的      侧（填“左”或“右”）；
（3）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知OP=L，OQ=d，ON=a，钩码质量为m，则待测物体的质量M=       ．（用所给字母表示）

考场内小明信心十足，因为他在学习中使用了许多好方法，对知识掌握得很好，下面是他利用对比法进行实验探究的部分过程．请你在空格内替小明同学填上合适的内容．
（1）用天平和量筒测量某新型合金的密度．

调平	如图为天平放在水平桌面上，指针所在分度盘的位置，这时应向　  　（选填“左”或“右”）移动平衡螺母，使天平的横梁平衡．
过程	某次测量，天平右盘中砝码及游码在标尺上的位置和量筒的示数如图所示，据此可知合金的密度是  　kg/m^3．
讨论	实验中多次测量合金密度并求平均值是为了　     　．

（2）探究杠杆的平衡条件

调平	调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．
过程	图示为某次测量力臂的示意图，这时动力臂l2是　     　cm．
讨论	实验中多次改变动力F1和动力臂l1的大小，并相应调节阻力F2和阻力臂l2．这样做的目的是     　（填下列选项的番号）． A．使结论具有普遍性   B．找出杠杆的平衡条件     C．求平均值．

（3）天平测量质量时利用了杠杆原理，该原理的字母表达式为　     　．

小李想测量食用油的密度ρ_油，他手边的测量工具只有刻度尺。小李利用身边的器材设计出一个实验方案。找来一根均匀轻质直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，将一密度未知的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为D，如图20所示。下面是小李测出ρ_油 的部分实验步骤，请你按照小李的实验思路，将实验步骤补充完整。

（1）用刻度尺测出OD的长度L_o；
（2）将适量水倒入烧杯（水的密度为ρ_水 为已知），金属块B没入水中且不碰烧杯，把重物A从D处移动到E处时(E点未标出)，硬棒再次在水平位置平衡，                  ，将金属块B取出并将水擦干；
（3）将适量油倒入另一烧杯，              ，将重物A从E处移动到F处时，硬棒再次在水平位置平衡，                 ，将金属块B取出，用抹布擦干；  
（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算的表达式为：____________ 。

问题解决--测量浮力：
小雨想要知道一块形状不规则的塑料泡沫浸没在水中时所受浮力的大小，身边只有一个轻质滑轮，一把轻质硬木刻度尺，一个密度小于水的正方体木块，一个盛有适量水的水槽和线绳．
（1）测量步骤（配图说明）；
（2）计算出浮力的大小F_浮=         ．

小阳为了测量某金属块的密度，他找来一根均匀的直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物A挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小阳测出金属块B密度的部分实验步骤，请你按小阳的思路，将实验步骤补充完整。

（1）用刻度尺测出OE的长度L₀。
（2）把金属块B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。
（3）                                 。
（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量，计算B物体的密度的表达式是：ρ_B＝        。(2分)

如图所示漫画描绘的是猴子和兔子分萝卜的情景，究竟谁分得的萝卜重，德州市育红中学的三位同学提出了自己的猜想：甲认为：猴子胜利了；乙认为：兔子胜利了；丙认为：猴子和兔子谁也没有沾光．到底谁的猜想正确呢？

（1）为此，同学们设计了如图所示的实验，根据该实验现象，可以判断猜想正确的同学是            （选填“甲”、“乙”或“丙”）．

（2）根据实验，同学们还得出结论：
只要满足“动力×动力作用点到支点的距离=阻力×阻力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡．
a．你认为这个结论是的          ．（选填“正确”或“错误”）
b．如何用下图的装置来验证你的观点？
答：                                                          ．

为安全起见，妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳。妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻，小明认为妈妈的说法不对，科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小。为验证自己的说法，小明设计了如下实验：
（1）找一根轻质均匀木棍、细绳（质量忽略不计）和一块标有“净重115g”字样的新肥皂，用如图所示的方法进行测量。测量时，使木棍在____位置平衡，记下A、B的位置，用刻度尺测出OA=10cm，OB-40cm，则浮板的质量为       kg。

（2）把浮板压入装满水的桶中刚好浸没，用塑料袋（质量忽略不计）收集溢出的水，用（1）所述方法测得溢出水的质量为4. 6 kg，则浮板的体积为      m³，密度为        kg/m³；用刻度尺测肥皂的长、宽、厚，算出肥皂的密度为1.33×l0³kg／m³。浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，说明小明的说法是正确的。小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为______N。
（3）根据这个实验结果，妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上，这种说法____（选填“正确”或“不正确”）。请举例说明                               .

实验桌上有符合实验要求的橡皮筋一根、已调好的弹簧测力计一个、刻度尺一把、细线若干。现将一块贴有白纸的木板竖直固定在一支架上，将一根两端带有调平衡螺母的杠杆安装在垂直于木板平面的转轴上，并可绕转轴在平行于木板的竖直平面内自由转动，杠杆上有间距相等的刻度线，如图20所示。请你在如图所示装置的基础上，选用上述实验器材设计一个实验证明：“在杠杆平衡时，如果动力臂和阻力臂保持不变，则动力跟阻力成正比”。请你写出实验步骤（可画示意图辅助说明），画出实验数据记录表格。

小明和小华“探究杠杆平衡的条件”，他们的研究过程如下：

① 体验：他们用螺丝刀将骑马钉撬起，发现有两种方法，如图所示。请在图（b）中的A点画出动力的示意图。__________
② 探究：他们将钩码挂在杠杆一端，如图所示，受到撬骑马钉的启发，若要使杠杆在此位置平衡，他们用力的方向有什么规律？__________
他们分别选取器材进行实验，并将动力F₁、动力臂l₁、阻力F₂、阻力臂l₂记录在下表中。

小明分析比较表一的实验数据可归纳得出的结论是：__________。
小华分析两表数据后发现实验序号__________的数据与小明的结论不符。他回顾了那次实验，发现实验数据是在弹簧测力计斜拉的情况下获得的，如图18所示。请分析小华这组数据错误的原因：当测力计斜拉时__________。

某同学做探究杠杆平衡条件的实验，实验前发现杠杆左端低，右端高，应将左侧的平衡螺母向   （选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是                        ；实验时，在A点悬挂2个重均为0.5N的钩码（如图)，在B点用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡。要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿        方向，大小为       N。

小明用杆秤称一条鱼的质量，如图所示，当杆秤在水平位置平衡时，秤砣拉线正好压在2kg的刻度线上，请你用手边的测量工具，估测一下秤砣的质量大约是      

探究杠杆的平衡条件
【提出问题】如图所示，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，可观察到提纽左侧下沉．他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的     来实现；
发现二；接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡。说明通过改变        的长短也可以改变杠杆的平衡．
那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢?
【制定计划与设计实验】
实验前，轻质杠杆处于如图所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡螺母向     （选填“左”或“右”）调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的好处是          

【实验结论】
如图所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是              ，

【拓展应用】如图所示，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个        杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），此杠杆的支点是图中的      点，假如托起6N的重物，请你根据图21所示，估算出手臂要用的动力大约是      N

小梅在物理老师的指导下，利用一个重物、细线、若干钩码及杠杆来探究“杠杆平衡的条件”。

（1）实验前，为便于力臂的测量，她应通过调节杠杆两端的　　使杠杆在　　位置平衡。

（2）实验时，小梅决定先保持阻力 $F_2$和阻力臂 $l_2$不变，探究“杠杆平衡时，动力臂和动力之间的关系”。

于是，她用细线将重物固定到杠杆左侧某一位置处；然后在杠杆右侧用细线悬挂一个钩码，移动其悬挂的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，如图所示，将动力 $F_1$和动力臂 $l_1$记录下来。

接下来，她要改变　　并移动其悬挂的位置，多次重复前面的实验，并把相应的数据记录下来。

（3）小梅通过实验得到的实验数据如表1所示。

表一 保持阻力 $F_2$和阻力臂 $l_2$不变，探究杠杆平衡时动力臂和动力之间的关系

实验序号	动力 $F_1/N$	动力臂 $l_1/m$
1	0.5	0.20
2	1.0	0.10
3	1.5	0.07
4	2.0	0.05
5	2.5	0.04

分析表1中的数据，小梅得出的结论是：保持阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动力臂 $l_1$跟动力 $F_1$成　　关系。

（4）在前面实验的基础上，小梅进一步猜想：在更普遍的情况下，杠杆平衡时可能满足“动力 $F_1\times$动力臂 $l_1=$阻力臂 $F_2\times$阻力臂 $l_2$”

为了验证小梅的这个猜想，小丽通过实验得到的实验数据如表2所示

表2 探究杠杆平衡时，动力 $F_1$、动力臂 $l_1$和阻力 $F_2$、阻力臂 $l_2$之间的关系

实验次数	动力 $F_1/N$	动力臂 $l_1/m$	阻力 $F_2/N$	阻力臂 $l_2/m$
1	1.0	0.10	1.0	0.10
2	1.5	0.08	1.5	0.08
3	2.0	0.07	2.0	0.07

小梅认为，表2中小丽的实验数据缺乏普遍性，用来验证她的猜想不够充分，于是对小丽的实验和收集数据提出了具体的建议。

小梅的建议是：小丽还要在　　的情况下进行实验和收集数据。

小明和小红利用如图甲所示装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件．

（1）如图乙，为使杠杆在水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向       （选填“左”或“右”）移动，将杠杆调整在水平位置的目的是为了方便测量       ．

（2）小明在实验中记录了三次实验数据如下表：

这三次实验数据中有一次是错误的，错误数据的实验次数是       ，由正确实验结果可得杠杆的平衡条件是       ．
（3）小红调节好平衡后，在杠杆两端挂上钩码，杠杆的状态如图丙所示，为此，小红又调节两端的平衡螺母，使杠杆重新回到水平平衡位置，然后正确记录下钩码重、动力臂OA和阻力臂OB的值，分析实验数据后发现得不到教材中的“杠杆的平衡条件”，小红的哪一步操作导致了实验结果与教材中的结论不一致？答：       ．

（4）有同学用现有实验方案得到如下结论“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中   ．

A．没有改变力的大小

B．没有改变力的方向

C．没有改变力的作用点

D．实验次数较少，结论具有偶然性