人教版物理八年级下学期期末总复习 必考实验练习10 探究杠杆的平衡条件

1、专题10 探究杠杆的平衡条件1如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，O为支点，B为重心，BC为竖直方向，A为拉杆端点已知箱重为250N，OA为120cm，OC为24cm。（1）图中在A点沿图示方向施加动力F，箱子静止则动力F的力臂为 cm，大小为 N。（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为 N。（3）生活中，常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。2用如图所示的器材探究杠杆的平衡条件。（1）实验前调节杠杆上的 ，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止，这是为了 。（2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡

2、，下列做法正确且合理的是 。A只把右侧钩码向右移 B只把左侧钩码向左移C把左右两侧钩码同时向左移动 D把左右两侧钩码同时向右移动（3）杠杆在两个力的作用下平衡时，F1L1F2L2，此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。据此，如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用，杠杆的平衡条件是什么呢？请你提出猜想： （用公式表达）。3小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆

3、在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为05N，杠杆上每一格长10cm。实验次数阻力F2/N阻力臂l2/cm动力臂l1/cm动力F1/N143330 2418302.4347.5301.0（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿 方向拉杠杆，并使之在 位置平衡；（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F1 N，此时杠杆的类型与 （选填“筷子”或“老虎钳”）相同；（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过 cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有保持 不变而改

4、变F2；保持F2和l2不变而改变l1。4在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 （选填“左”或“右”）调；（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为： 。实验中进行多次实验的目的是 （选填“A”或“B”）：A取平均值减少误差B使实验结论具有普遍性（3）将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆 （选填“保持平衡”、“左端下沉”或

5、“右端下沉”）；（4）如图1所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为 N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图2所示，则物体的质量为 g。5在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：（1）实验前，杠杆静止时，发现杠杆左端低、右端高，此时杠杆处于 （填“平衡”或“非平衡”）状态，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节。（2）调节杠杆在水平位置平衡后，进行如图所示的实验，用量程为5N的弹簧测力计在A点竖

6、直向上拉（如图中M所示），杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为2.5N；若弹簧测力计斜向上拉（如图中N所示），杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 （填“大于”或“小于”）2.5N，此时拉力的方向与竖直方向的最大夹角为 （填“30°”、“45°”或“60°”）。（3）杠杆上每个平衡螺母的质量为m，杠杆的总质量（含两个平衡螺母）为50m。实验前，调节杠杆在水平平衡的过程中，若只将右端的平衡螺母移动了距离L，则调节前后杠杆（含两个平衡螺母）的重心在杆上移动的距离为 （填“”“或“”）6在“探究杠杆平衡条件的实验”中：（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应

7、将左端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 。（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆 （选填“能”或”不能“）在水平位置保持平衡。（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转动b位置时，其示数大小将 。（4）如图丁所示，已知每个钩码重0.5N，杠杆上每小格长度为2cm，当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平

8、位置平衡时，拉力F的力臂大小为 cm，弹簧测力计示数的大小为 N。7探究杠杆的平衡条件（1）杠杆两端的螺母作用是 。（2）小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是 。（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，请在图中画出拉F的力臂，弹簧测力计的读数应是 N（一个钩码重0.5N）（4）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出L1和L2，则2L1 （选填“”“”或“”）3L2。实验次数动力/N动力臂/m阻力/N阻力臂/m10.50.21.00.121.00.151.50.133.00.12.00.15

9、【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出L1和L2（如图丁所示），则游码的质量为 g。8在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）小华同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。为了使杠杆在水平位置平衡，此时应向 调节平衡螺母，这样做的好处是 。（2）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F16N、l120cm、F24N和l230cm该同学根据这些数据能否得出探究结论？ ，理由是： 。（3）如果利用如图乙所示装置进行实验，每个钩码重0.5N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为 N如果保持弹簧测力计拉

10、力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数 （选填“变大”“不变”或“变小”）。（4）某次实验中，用如图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是以下哪种原因 （选填字母）A一个人无法独立操作 B需要使用太多的钩码C力臂与杠杆不重合 D力和力臂数目过多（5）在探究实验中部分同学们还得出这样的结论：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”，杠杆就平衡。a、你认为这个结论是 的。（选填“正确”或“错误”）b、如何用图丁的装置来验证你的观点？答： 。（6

11、）某同学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；如图戊所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，向 （选填“左”或“右”）移动刻度尺，直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡。记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的 到支座的距离L2；根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m （用题目中所给物理量表示）。试题解析1如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，O为支点，B为重心，BC为竖直方向，A为拉杆端点已知箱重为250N，OA为120cm，OC为24cm。（1）图中在

12、A点沿图示方向施加动力F，箱子静止则动力F的力臂为60cm，大小为100N。（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为50N。（3）生活中，常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）。解：（1）如图，延长F画出力的作用线AM，然后过支点作力的作用线的垂线段ON，则F的力臂就是ON，在RtANO中，NAO30°，所以ONAO×120cm60cm；B为重心，BC为竖直方向，则图中OC为阻力臂，由杠杆平衡条件可得：F×ONG×OC，即F×60cm250N×24cm，解得F100

13、N。（2）F如红色方向时，动力臂最长为OA，动力最小，由杠杆平衡条件可得：F'×OAG×OC，即F'×120cm250N×24cm，解得F'50N；（3）常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样阻力臂减小，阻力不变，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可以判断，最小动力将变小。故答案为：（1）60；100；（2）50；（3）变小。2用如图所示的器材探究杠杆的平衡条件。（1）实验前调节杠杆上的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止，这是为了消除杠杆自重对实验的影响。（2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡，下列做法正确且

14、合理的是D。A只把右侧钩码向右移 B只把左侧钩码向左移C把左右两侧钩码同时向左移动 D把左右两侧钩码同时向右移动（3）杠杆在两个力的作用下平衡时，F1L1F2L2，此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。据此，如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用，杠杆的平衡条件是什么呢？请你提出猜想：F1L1+F2L2F3L3（用公式表达）。解：（1）杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响；（2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡，调节左右侧钩码向右移，可以做到尽

15、快平衡，使杠杆尽快平衡下列做法正确且合理的是D，把左右两侧钩码同时向右移动；（3）根据杠杆平衡条件可知，杠杆的动力动力臂乘积之和，F1L1+F2L2；杠杆阻力与阻力臂的乘积F3L3，杠杆平衡时左侧等于右侧，故杠杆的平衡条件提出的猜想F1L1+F2L2F3L3。故答案为：（1）平衡螺母；消除杠杆自重对实验的影响；（2）D；（3）F1L1+F2L2F3L3。3小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。

16、已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为05N，杠杆上每一格长10cm。实验次数阻力F2/N阻力臂l2/cm动力臂l1/cm动力F1/N1433304.42418302.4347.5301.0（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿竖直方向拉杠杆，并使之在水平位置平衡；（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F14.4N，此时杠杆的类型与筷子（选填“筷子”或“老虎钳”）相同；（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过37.5cm；完成上述实验后，

17、小飞接下来还应进行的实验有保持l1和l2不变而改变F2；保持F2和l2不变而改变l1。解：（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时，拉力作用点到支点的距离就是其力臂，这样便于从杠杆上直接读出力臂，由图杠杆水平平衡时拉力方向应为竖直方向；（2）图中弹簧测力计的分度值是0.1N，指针指在4N下面第4个小格上，因此弹簧测力计读数为4N+0.1N×44.4N；筷子是费力杠杆，动力臂小于阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第1次实验原理。（3）当F24N，动力臂l130cm，不变时，弹簧测力计的最大拉力为5N，根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l2时，l2应不超过

18、的数值：l237.5cm；根据控制变量法可知，探究F1与F2的关系必须保持l1和l2不变。故答案为：（1）竖直；水平；（2）4.4；筷子；（3）37.5；l1和l2。4在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往右（选填“左”或“右”）调；（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为：F1L1F2L2（动力×动力臂阻力×

19、;阻力臂）。实验中进行多次实验的目的是B（选填“A”或“B”）：A取平均值减少误差B使实验结论具有普遍性（3）将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆左端下沉（选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（4）如图1所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为1N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将变大（选填“变大”、“不变”或“变小”）；（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图2所示，则物体的质量为72g。解：（1）由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；（2）杠杆调节好

20、后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，分析上述数据，可得出的杠杆的平衡条件是：F1l1F2l2（或动力×动力臂阻力×阻力臂）；本题为探究性实验，实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性，故选B；（3）如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，左端：2G×4L8GL，右端：G×6L6GL，左端大于右端，故左端下沉；（4）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G1N，根据杠杆的平衡条件：F1L1F2L2，2G2LF4L，解得FG1N，保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F向左

21、倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；（5）在天平的标尺上，1g之间有5个小格，一个小格代表的质量是0.2g，被测物体的质量为50g+20g+2g72g。故答案为：（1）右；（2）F1L1F2L2（动力×动力臂阻力×阻力臂）； B；（3）左端下沉；（4）1；变大；（5）72。5在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：（1）实验前，杠杆静止时，发现杠杆左端低、右端高，此时杠杆处于平衡（填“平衡”或“非平衡”）状态，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向右（填“左”或“右”）调节。（2）调节杠杆在水平位置平衡后，进行如图所示的实验，用量程为5N的弹簧测力计在

22、A点竖直向上拉（如图中M所示），杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为2.5N；若弹簧测力计斜向上拉（如图中N所示），杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为大于（填“大于”或“小于”）2.5N，此时拉力的方向与竖直方向的最大夹角为60°（填“30°”、“45°”或“60°”）。（3）杠杆上每个平衡螺母的质量为m，杠杆的总质量（含两个平衡螺母）为50m。实验前，调节杠杆在水平平衡的过程中，若只将右端的平衡螺母移动了距离L，则调节前后杠杆（含两个平衡螺母）的重心在杆上移动的距离为（填“”“或“”）解：（1）实验前，杠杆静止杠杆处于平衡状态。如图杠杆的右端

23、上翘，平衡螺母向上翘的右端移动。（2）弹簧测力计竖直向上拉动杠杆时，动力臂是OA，当斜向上拉动杠杆时，动力臂变为OM，阻力和阻力臂的乘积不变，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力变大，所以弹簧测力计示数大于2.5N。阻力和阻力臂乘积不变，所以动力和动力臂乘积也不变，设杠杆每一个小格长度为L，弹簧测力计量程是5N，最大能提供5N拉力，2.5N×4L5N×L'所以，最小的力臂为：L'2L在 RtAMO中，OM2LOA，所以AMO30°拉力的方向与竖直方向的最大夹角：MANMAONAO90°30°60°（3）根据左侧力和力臂乘

24、积变化量等于右侧力和力臂乘积变化量。mg×L50mg×L重心在杆上移动的距离为：L故答案为：（1）平衡；右；（2）大于；60°；（3）。6在“探究杠杆平衡条件的实验”中：（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向右调节（选填“左”或“右”，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂的大小。（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂6个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆不能（选填“能”或”不能“）在水平位置保持平衡。（3）如图丙所示，若不在B点挂

25、钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转动b位置时，其示数大小将变大。（4）如图丁所示，已知每个钩码重0.5N，杠杆上每小格长度为2cm，当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，拉力F的力臂大小为4cm，弹簧测力计示数的大小为3N。解：（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALAFBLB，即4G×3

26、LFB×2L，解得FB6G，需挂6个钩码；若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格，则左侧4G×4L16GL，右侧6G×3L18GL，因为16GL18GL 杠杆不能平衡；（3）保持B点不变，若拉力F向右倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；（4）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于OC×4×2cm4cm；根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2得F13N。故答案为：（1）右；力臂的大小；（2）6；不能；（3）变大（4）4；3。7探究杠杆的平衡条件（1）杠杆两端的螺母作用是调节杠杆在水

27、平位置平衡。（2）小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是F1l1F2l2。（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，请在图中画出拉F的力臂，弹簧测力计的读数应是2N（一个钩码重0.5N）（4）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出L1和L2，则2L1（选填“”“”或“”）3L2。实验次数动力/N动力臂/m阻力/N阻力臂/m10.50.21.00.121.00.151.50.133.00.12.00.15【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出L1和L2（

28、如图丁所示），则游码的质量为g。解：（1）杠杆两端的螺母的作用是调节杠杆在水平位置平衡；（2）由表格中数据，0.5N×0.2m1.0N×0.1m0.1Nm；1.0N×0.15m1.5N×0.1m0.15Nm；3N×0.1m2.0N×0.15m0.3Nm；可知杠杆的平衡条件为：F1l1F2l2；（3）过支点O向力的作用线作垂线，垂足与支点的距离，就是力臂，如下图：设一格的长度为L，杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力的力臂为×6L，由F1L1F2L2得，0.5N×3×4LF1×6L×，解

29、得，F12N；（4）根据杠杆的平衡条件，F1l1F2l2，设每个硬币的重量为G，则由图可得，2G（r+L1）3G（r+L2），2Gr+2GL13Gr+3GL2，2GL1Gr+3GL2，所以2GL13GL2，即2L13L2，拓展：以天平的刀口为杠杆的支点，天平的左盘和右盘的质量分别为m左和m右，游码的质量为m，当游码位于零刻度线时，由杠杆的平衡条件得m左g×L2+mg×L1m右g×L2；当游码位于最大值5克时，由杠杆的平衡条件得（m左+5）g×L2mg×L1+m右g×L2；由（2）（1）得，5×L2mL1，解得 m。故答案为：

30、（1）调节杠杆在水平位置平衡；（2）F1l1F2l2；（3）2；（4）；。8在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）小华同学先把杠杆的中点支在支架上，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。为了使杠杆在水平位置平衡，此时应向左调节平衡螺母，这样做的好处是便于测量力臂。（2）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F16N、l120cm、F24N和l230cm该同学根据这些数据能否得出探究结论？不能，理由是：一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论。（3）如果利用如图乙所示装置进行实验，每个钩码重0.5N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为2.25N如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数变大（选填“变大”“不变”或“变小”）。（4）某次实验中，用如图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是以下哪种原因D（选填字母）A一个人无法独立操作 B需要使用太多的钩码C力臂与杠杆不重合 D力和力臂数目过多（5）在探究实验中部分同学们还得出这样的结论：只要满足“动力×动力作用点到支点的