探究杠杆的平衡条件实验系列问题

              探究杠杆的平衡条件实验系列问题（1）

                     ——实验探究操作的基本思路（A）

 

一．实验目的：探究杠杆的平衡条件。

二．实验器材：带刻度的杠杆和支架，2个细铁丝环，钩码（6-8个，每个钩码质量相等并标明质量大小）。

三．实验操作要求

1．提出问题：杠杆的平衡与哪些因素有关？

2．猜想与假设：

杠杆的平衡与_______ __________有关？

3．设计实验和进行实验：

（1）检查器材。

（2）调节杠杆平衡。

（3）杠杆两边挂不同数量钩码，平衡后测动力、阻力、动力臂、阻力臂。

（4）改变钩码数量和位置，平衡后再次测动力、阻力、动力臂、阻力臂。

（5）整理器材。

4．分析与论证：

（1） 杠杆的最小刻度值是          厘米，每一个钩码的质量是             千克。

（2）数据记录：

实验

次数	动力 (N)	动力臂（cm）	动力×动力臂（N·cm）	阻力 （N）	阻力臂 （cm）	阻力×阻力臂（N·cm）
1
2

四．实验结论：

归纳出杠杆的平衡条件                                                  。

五．反思与拓展

实验前为什么要调节杠杆在水平位置平衡？

                                                                          。

 

              探究杠杆的平衡条件实验系列问题（2）

                      ——操作的基本思路（B）

【提出问题】

1.杠杆的平衡条件是什么？

2.杠杆的平衡条件有哪些应用？

【猜想或假设】

1.杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂

2.杠杆的平衡条件是：动力+动力臂=阻力+阻力臂

【设计实验】

1.当杠杆在水平位置平衡时，在杠杆两端挂钩码使杠杆平衡，钩码的重即为动力、阻力大小，挂钩码处到支点的杠杆长即为力臂的大小。然后计算动力×动力臂及阻力×阻力臂的大小，并比较两者乘积的大小，归纳得出结论。

2.（1）用弹簧秤作为动力作用的物体，在挂钩码的同侧提起杠杆，使杠杆平衡，读出动力和阻力的大小以及动力臂和阻力臂的长短。然后比较动力×动力臂及阻力×阻力臂的大小。

（2）用弹簧秤拉着杠杆加速转动，读出动力和动力臂、阻力和阻力臂的大小，计算并比较动力×动力臂与阻力×阻力臂的大小。

所需器材：杠杆和支架、弹簧测力计、钩码、尺、线

【进行实验】

1.把杠杆的中点挂在支架上，首先调节杠杆的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡。

2.照图那样，在杠杆的左右两端分别挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置再次平衡。

     

3.根据钩码的质量计算出重力大小即为动力和阻力大小，再读出力臂的长，把数据记入下表。

次数	动力（N）	动力臂（cm）	动力×动力臂	阻力（N）	阻力臂（cm）	阻力×阻力臂
1
2
3
4

4.如下图所示，在a、b、c三点用弹簧秤竖直向上提杠杆，当杠杆在水平位置平衡时，读出力及力臂的大小，并填入下表。

    

次数	动力（N）	动力臂（cm）	动力×动力臂	阻力（N）	阻力臂（cm）	阻力×阻力臂
1
2
3
4

5.在杠杆左端一点用弹簧秤提起杠杆，并加速顺时针转动，读出动力与阻力的大小以及动力臂与阻力臂的长短，然后比较动力×动力臂及阻力×阻力臂的大小。

【分析和论证】

1.通过测量数据得：杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂。

2.当动力×动力臂大于阻力×阻力臂时，杠杆将沿                     。

【评估与交流】

1.你的测量结果能准确说明“动力×动力臂=阻力×阻力臂”吗？实验中你还有什么新的发现？2.通过实验及数据分析，当“动力×动力臂=阻力×阻力臂”时，杠杆处于平衡状态，当“动力×动力臂≠阻力×阻力臂”时，杠杆将如何转动？生活中平衡杠杆有哪些？3.察生活中的杠杆哪些是省力的？哪些是费力的？

杠观杆的分类：

（1）省力杠杆：动力臂比阻力臂长，费距离。

（2）费力杠杆：动力臂比阻力臂短，省距离。

（3） 天平杠杆：动力臂与阻力臂相等，既不省力又不费距离。

             探究杠杆的平衡条件实验系列问题（3）

    ——实 验 报 告

                    班级：         实验人：         组次：       

实验目的：                                               

实验器材：                                               

                                        

实验设计：

一、提出问题:                                                  

二、猜想或假设：                                               

三、实验过程与方法

●设计与进行实验

A．检查实验器材的数量，并观察杠杆上的分度值和每个钩码的质量

B．把杠杆放在支架上，两个细铁丝环位于支点两侧并与支点等距。

C．在没有挂钩码前，                                                。

D．利用铁丝环在杠杆的两边分别挂上不同数量的钩码，并移动铁丝环的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。

E．                                                         。

F．改变钩码数量和位置，重复步骤E、F。

G．按实验要求整理器材

  记录实验数据

  设计记录测量数据的表格，并将自己实验的数据填写在表格中。

●分析与论证

1.每次实验中动力*动力臂和阻力*阻力臂

2.根据上述实验数据得出的结论是                 

        

        探究杠杆的平衡条件实验系列问题（4）

下表是小王“研究杠杆平衡条件”的实验中，记录的是部分测量结果，请在空格处填上适当

的值。（每个钩码质量为50g,g=10N/kg）。

实验次数	动力F1/N	动力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	0．5	8	1	4
2		6	1．5	8

1、实验前没有挂钩码时，发现杠杆的左端下倾，应将杠杆右端的螺母向____________（“左”或“右”）边旋一些。使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的_________________。

2、实验中多次测量的目的是________________________________。

3、实验总结中，老师提出了这样一个问题：如图所示杠杆处于平衡状态，若在两边钩码下再各加挂一只相同的钩码，释放后观察到什么现象？

___________________________________________________。

4、古希腊的学者阿基米德首先总结了杠杆平衡条件，据此，他发出了“给我一个支点，我就能撬起整个地球”的豪言，他的设想____________（“有”或“没有”）道理，经过努力能实现吗？______________；为什么？_________________。

解析与答案：

1、右　 消除杠杆本身造成的误差　　　2、由多次测量的结果总结出结论　　 

3、杠杆将向左倾斜　　　　　　　　　 4、有　　 不能　 客观条件无法实现

    

         探究杠杆的平衡条件实验系列问题（5）

在“探究杠杆平衡条件”实验中，利用在杠杆两端挂钩码的方法做实验，实验装置如图所示。

（1）调节杠杆在水平位置平衡时，发现杠杆右端下沉。应把杠杆右端的平衡螺母向＿＿＿＿（选填“左”或“右”）调节。

（2）实验时仍然使杠杆在水平位置平衡，这样做有什么好处？＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）记录的实验数据如下表。

实验次数	动力F1/N	动力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	3.0	10	2.0	15
2	2.5	20	2.5	20
3	1.0	30	1.0	30

根据表中的信息，得出“F1l1=F2l2”的结论。这个结论是否具有普遍性？＿＿＿＿。原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）如果用杠杆一端挂钩码另一端用弹簧测力计竖直向下拉的方法做实验。请分析说明用这种方法做实验的好处。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

答案：（1）左   （2）测量力臂方便   （3）不具有普遍性   第2、3两次实验都是等臂的，相当于一次实验，所以少一次实验。   （4）用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，由于测力计的力可以连续变化，很容易得到所需要的力，不需要调整力臂，所以用这种方法很容易使杠杆平衡。

              探究杠杆的平衡条件实验系列问题（6）

    小明在做“探究杠杆平衡”的实验中，所用的器材有规格相同的钩码6只，弹簧测力计一只，杠杆及支架，细线，杠杆上每小格距离相等。

（1）小明将杠杆挂在支架上，发现杠杆左端下倾，若他调节杠杆右端的平衡螺母，应将该平衡螺母向＿＿＿＿端调节，直到杠杆在水平位置平衡。

（2）如图甲所示，小明在已调好的杠杆左端2格处挂了3只钩码，要使杠杆平衡，除可在杠杆右端第“2”格挂“3”只钩码外，也可以在右端第＿＿＿＿只钩码来完成。（按“×格挂×”填写）

（3）若杠杆右端不挂钩码，改用弹簧测力计在左端第3格处拉杠杆使其平衡。则最小拉力的方向为＿＿＿＿。

（4）如图乙，将弹簧测力计挂在杠杆右端第4格处向下方拉使杠杆平衡，当拉杠杆的力由向左下方逐渐变为向右下方拉的过程中，拉力的变化情况是以下选项中的＿＿＿＿。（填选项符号）

A．逐渐变大      B．逐渐变小      C．先变大后变小      D．先变小后变大

答案：（1）右   （2）3格挂2   （3）竖直向上   （4）D

              探究杠杆的平衡条件实验系列问题（7）

对于杠杆的原理，我国古代也很注意研究，在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。某物理小组探究如图甲所示的一杆秤，通过观察和测量知道：

杆秤上标有刻度，提纽在B点，秤钩在A点，O点为刻度的起点（为零刻度点，在B点左侧）。用刻度尺量出OA=l1，OB=l2。

     

                    甲                             乙

秤钩不挂重物时，秤砣挂在O点时杆秤平衡，则重心C应在B点的＿＿＿＿侧（选填“左”、“右”或“不确定”）。设该杆秤秤砣的质量为m，则杆秤自身重力（不含秤砣）和它的力臂的乘积是＿＿＿＿。

物理小组利用空瓶（空瓶质量比秤砣质量小一些）、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。方法是：用细线系在空瓶上并置于＿＿＿＿点，慢慢往瓶中加沙子，如果杆秤恰能平衡，相当于新做了一个秤砣，再把它挂在秤钩上，移动原秤砣位置至杆秤平衡，秤杆上的读数即为原秤砣质量。

物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力，杠杆的平衡条件是：F动l动=F阻l阻+F′阻l′阻，如图乙所示”。则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量，方法是：设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙，将甲置于A点，乙置于B点右侧某点，杆秤恰好平衡。由杠杆的平衡条件可知，量出长度l1、l2后，只须从B点起向右量出长度＿＿＿＿，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m。

答案：（1）右   mgl2   （2）O    （3）l1

    

              探究杠杆的平衡条件实验系列问题（8）

  在探究“杠杆的平衡条件”的实验中，某同学记录了三次实验数据如下表：

实验次数	动力F1/N	动力臂L1/m	阻力F2/N	阻力臂L2/m
1	2.0	0.04	4.0	0.02
2	1.0	0.02	0.5	0.01
3	2.5	0.03	1.5	0.05

   （1）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                                                      。

（2）.如下图所示，当在A处挂了三个钩码时，要使杠杆平衡，应在C处挂   个钩码。（每个钩码的质量相等）。

(3)若某次实验中用弹簧测力计竖直向上拉杠杆一端的A点，如图所示，杠杆平衡时弹簧测力计的示数为Fa,若在A点斜向上拉，杠杆要求在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为Fb，则Fa   Fb (填“大于、小于、等于”)。

10）（1）2  动力×动力臂=阻力×阻力臂    （2）6    （3）小于

              探究杠杆的平衡条件实验系列问题（9）

   物理实验小组的同学，利用如图所示的装置，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）如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向     （选填“左”或“右”）移动，将杠杆调在水平位置的目的是为了方便测量              。

（2）实验中测得的数据如表所示，表格中漏填的数据为             N。

测量序号	动力F1/N	动力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
①	1	20	2	10
②	2	15	1.5	20
③	3	5		15

（3）两端平衡螺母的作用是：          。

（4）分析上表，用F1、F2、l1和l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，则杠杆的平衡条件可表示为：                    。

              

       探究杠杆的平衡条件实验系列问题（10）

在“研究杠杆的平衡条件”的实验中： 

（1）某同学所列实验步骤是： 

A．把钩码挂在杠杆支点的两边，改变钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡； 

B．记录动力、动力臂、阻力、阻力臂的数值； 

C．改变力和力臂的数值，再做几次，将数据填在表格内； 

D．求出各次实验中动力×动力臂和阻力×阻力臂的数值，根据计算结果得出杠杆的平衡条件，该同学漏掉的重要一步是：________________________________。 

（2）下面三幅图是该同学实验的情况，请根据图填写表格的数据，并通过数据分析得出实验结论（杠杆上每小格表示4cm，每个钩码重1N）。 

　　填写数据表格 

实验 

次数	动力F1 /N	动力臂L1 /㎝	F1·L1  /（N·㎝）	阻力F2 /N	阻力臂L2 /㎝	F2·L2  /(N·㎝）
1
2
3

　　（3）实验的结论：__________________________________________。 

　　（4）在做“研究杠杆平衡条件”的实验时，挂钩码前，使杠杆在水平位置平衡。实验时只有10个相同的钩码，杠杆每格等距。当在A点挂上4个钩码时（如图所示），要使杠杆在水平位置平衡，请你设计两种方案并分别在图中标出钩码的个数和位置。 

                

　答案：（1）在加钩码前未调平衡。 （2） 

实验 

次数	动力F1/N	动力臂L1/㎝	F1·L1  /（N·cm）	阻力F2/N	阻力臂L2/cm	F2·L2  /（N·cm）
一	1	8	8	2	4	8
二	2	12	24	3	8	24
三	4	4	16	1	16	16

　　（3）F1·L1＝ F2·L2 

　　（4）几种参如下图：