
1.“網(wǎng)絡(luò)式”復(fù)習(xí)法:即采用章、節(jié)、標(biāo)題、要點(diǎn)四個(gè)層次對(duì)教材進(jìn)行梳理和編織記憶網(wǎng)絡(luò)。
2.提高“回頭率”:為了防止遺忘,就要采用提高“回頭率”的`方法,即看完一節(jié)、一章、一部分之后,再回頭掃視一遍,這樣知識(shí)得到了系統(tǒng)的鞏固,效果很好。
3.“空想法”:所謂空想法就是不看課本回想看過的內(nèi)容;或看課本的大綱填充細(xì)節(jié)。
4.樹形圖:復(fù)習(xí)時(shí),可以在每門考試科目眾多的參考書中,選出一本較有代表性的參考書,通讀全書后,理出該領(lǐng)域研究的主要線索。
5.梳理錯(cuò)題法:把綜合復(fù)習(xí)階段做過的所有習(xí)題重新瀏覽一遍。把曾經(jīng)做錯(cuò)并改正后的題重點(diǎn)看一遍。
6.“齊頭并進(jìn)”法:在復(fù)習(xí)過程中,由于要復(fù)習(xí)的學(xué)科多,所以必須合理安排時(shí)間。學(xué)科和學(xué)科之間不可偏廢??蓪⒚刻斓臅r(shí)間劃分為大致相等的5部分,用于7門課的復(fù)習(xí),弱科花的時(shí)間稍多一些。
杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn):探究杠桿平衡條件:
1、實(shí)驗(yàn)器材與裝置圖:杠桿、鉤碼、彈簧測力計(jì)等
2、實(shí)驗(yàn)操作
(1)調(diào)節(jié)杠桿平衡:調(diào)節(jié)杠桿的平衡螺母,使杠桿不掛鉤碼時(shí)在水平位置平衡;杠桿平衡的調(diào)節(jié)方法:實(shí)驗(yàn)前平衡螺母左高左調(diào),右高右調(diào);
(2)在杠桿的左、右兩端分別掛上不同數(shù)量的鉤碼,調(diào)節(jié)鉤碼的位置,使杠桿在水平位置再次平衡;
(3)根據(jù)鉤碼的質(zhì)量,分別算出左、右兩端鉤碼對(duì)杠桿的拉力F1、F2,量出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂L1和阻力臂L2,填入表格;
(4)改變鉤碼個(gè)數(shù)或改變鉤碼在杠桿上的位置繼續(xù)實(shí)驗(yàn),再做兩次并分別將數(shù)據(jù)記錄在表格中;
(5)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
3、交流反思
(1)實(shí)驗(yàn)前讓支點(diǎn)處于杠桿中央,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是避免杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響;
(2)實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是便于直接從杠桿上讀取力臂;
(3)平衡螺母的作用是實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,實(shí)驗(yàn)過程中不能再調(diào)節(jié)平衡螺母;
(4)多次實(shí)驗(yàn)的目的是避免偶然性,使結(jié)論具有普遍性;
(5)將杠桿一端的鉤碼換成彈簧測力計(jì)的好處是能直接測出拉力的大小,實(shí)驗(yàn)操作更方便,但一定要注意沿豎直方向拉動(dòng),以便測量力臂;如果測力計(jì)從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿,仍保持杠桿平衡,測力計(jì)的示數(shù)會(huì)變大,因?yàn)榱Ρ蹠?huì)變?。?br>(6)數(shù)據(jù)分析時(shí),要注意不同的物理量不能進(jìn)行加減計(jì)算,但可以進(jìn)行乘除法計(jì)算,如不能進(jìn)行F1+L1的計(jì)算,可以進(jìn)行F1L1的計(jì)算。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論:杠桿的平衡條件:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂,數(shù)學(xué)表達(dá)式:F1l1=F2l2或(動(dòng)力臂是阻力臂的n倍,動(dòng)力就是阻力的 )
二、中考題型分析
中考中,探究杠桿平衡條件以實(shí)驗(yàn)題為主,主要考查實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),數(shù)據(jù)分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。利用杠桿平衡條件計(jì)算則主要在計(jì)算題中出現(xiàn),也會(huì)有選擇、填空題,計(jì)算難度中等偏難。分值在2分—6分左右。
★??贾R(shí)點(diǎn)一:杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)(操作步驟)
典例1.如圖所示是小明在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中的一些過程.
(1)實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖甲所示,此時(shí)杠桿是_________(填“平衡”或“不平衡”)的,應(yīng)向_________調(diào)節(jié)杠桿左端的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡.
(2)掛上鉤碼后調(diào)節(jié)_________(填“平衡螺母”或“鉤碼位置”),使杠桿水平平衡,平衡后如圖乙所示.若兩邊同時(shí)去掉一個(gè)鉤碼,杠桿將_________(填“仍平衡”“順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)”或“逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)”).
(3)如圖乙和圖丙分別是小明同學(xué)第1次、第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)的情景.實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的每個(gè)鉤碼重0.5 N,杠桿上每一小格長5 cm,兩次實(shí)驗(yàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)已記錄在表中.
第1次實(shí)驗(yàn)中,阻力臂l2=_________cm;小明第2次實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)中明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)是_________(填具體數(shù)據(jù)).
(4)根據(jù)第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),小明得到了“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”的結(jié)論.該同學(xué)得出的探究結(jié)論是_________(填“可靠”或“不可靠”)的,理由是___________________________________________.
★??贾R(shí)點(diǎn)二:杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)(平衡計(jì)算)
典例2.在“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)小明把杠桿組裝完畢后,杠桿在如圖1甲所示位置靜止,此時(shí)杠桿是否屬于平衡狀態(tài)?___________(選填“屬于”或“不屬于”)。為了使實(shí)驗(yàn)時(shí)力臂與杠桿重合,下一步小明應(yīng)該如何操作?___________;
(2)若如圖1乙所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn),此時(shí)杠桿能否保持平衡?請寫出判斷依據(jù):___________;
(3)如圖2所示,調(diào)節(jié)好杠桿后在杠桿左邊距離支點(diǎn)4格處掛了3個(gè)鉤碼。每個(gè)鉤碼重0.5N,右側(cè)6格處用調(diào)節(jié)好的彈簧測力計(jì)沿豎直方向拉杠桿,使其水平平衡,此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為___________N;
(4)如圖3所示,保持彈簧測力計(jì)懸掛點(diǎn)的位置不變,使其拉力方向斜向右下方,仍使杠桿水平平衡,彈簧測力計(jì)示數(shù)將___________(選填“變大”、“變小”或“不變”);
(5)在圖3中畫出測力計(jì)對(duì)杠桿的拉力F的示意圖,并畫出拉力的力臂l___________。
★??贾R(shí)點(diǎn)三:杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)(機(jī)械效率)
典例3.小明用質(zhì)地均勻的杠桿探究“杠桿平衡條件”(不計(jì)摩擦):
(1)未掛鉤碼時(shí),小明發(fā)現(xiàn)杠桿右端低左端高,應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向 調(diào)節(jié)(左/右),直至杠桿在水平位置平衡,這樣做的目的是 。
(2)如圖甲所示,小明用彈簧測力計(jì)在B點(diǎn)沿 的方向拉動(dòng),使杠桿在水平位置平衡,便可以在杠桿上直接讀出動(dòng)力臂的大小。
(3)如圖乙所示,不改變拉力的方向把杠桿由圖乙的位置緩慢拉到圖丙的位置時(shí)靜止,彈簧秤的示數(shù)將 。(變大/變小/不變)
(4)如圖丁所示,小明繼續(xù)研究杠桿的機(jī)械效率。他用輕繩懸掛杠桿一端的O點(diǎn)作為支點(diǎn),用拉力F,將重為G的鉤碼緩慢勻速提升,用刻度尺分別測出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2;則:
①杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η= 。(用測量的物理量符號(hào)表示)
②若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由B移至C點(diǎn),O、A位置不變,仍將鉤碼提升相同的高度,則杠桿的機(jī)械效率將 (變大/變小/不變)。
★??贾R(shí)點(diǎn)四:杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)(應(yīng)用)
典例4.如圖所示,是探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡時(shí),應(yīng)確保杠桿上______ (懸掛/不懸掛)鉤碼。若正確操作后發(fā)現(xiàn)杠桿右端高,要使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將左端的螺母向______ (左/右)調(diào)節(jié);
(2)如圖甲所示,在杠桿左邊A處掛3個(gè)相同的鉤碼,要使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)在杠桿右邊B處掛同樣的鉤碼______ 個(gè);
(3)在探究過程中,需要測量和記錄動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂四個(gè)物理量,在進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的過程中,小華______ (可以/不可以)同時(shí)改變4個(gè)量進(jìn)行探究測量;
(4)做實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)杠桿由圖乙的位置變成圖丙的位置時(shí),拉力F的力臂______ ,彈簧測力計(jì)的示數(shù)將______ (變大/變小/不變);(杠桿質(zhì)地均勻,支點(diǎn)恰好在杠桿的中心,并且不計(jì)支點(diǎn)處摩擦)
(5)小明利用一只質(zhì)量為1kg的秤砣,一根總長度為1m粗細(xì)均勻、質(zhì)量均勻分布的金屬細(xì)管AB和金屬框,制成了一把桿秤,移動(dòng)懸吊點(diǎn)至O點(diǎn)時(shí),桿秤恰好在水平位置平衡(此時(shí)未掛秤砣)如圖丁所示。測得OB為丁4cm,稱量時(shí)(根據(jù)物體質(zhì)量大小,秤砣可在OA之間移動(dòng)至重新平衡)為了從桿秤上準(zhǔn)確讀出重物的質(zhì)量,從O點(diǎn)開始,沿OA每隔1cm標(biāo)出對(duì)應(yīng)的質(zhì)量刻度。標(biāo)出的質(zhì)量刻度______ (均勻/不均勻),該桿秤的分度值為______ kg。
跟蹤訓(xùn)練
5.如圖所示是“探究杠桿的平衡條件”的裝置,每個(gè)鉤碼重為1N(鉤碼個(gè)數(shù)若干),彈簧測力計(jì)量程為0~10N。
(1)將該裝置置于水平桌面上,靜止時(shí)處于甲圖所示狀態(tài)。為使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向______(選填“左”或“右”)移,這樣做的好處是便于直接測量______。
(2)乙圖中杠桿恰好處于水平平衡,若在A點(diǎn)下方再掛一個(gè)相同的鉤碼,為使杠桿保持水平平衡,則需將B點(diǎn)的鉤碼向右移動(dòng)______格。
(3)丙圖中杠桿每個(gè)小格長度均為5cm,在C點(diǎn)豎直懸掛4個(gè)重為1N的鉤碼,當(dāng)在D點(diǎn)用如丙圖所示動(dòng)力F拉杠桿。使杠桿在水平位置平衡,此時(shí)動(dòng)力臂為______cm,動(dòng)力F為______N。
6.在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)掛鉤碼前,杠桿在如圖(a)所示的位置靜止,此時(shí)杠桿______ (選填“是”或“不是”)平衡狀態(tài);此時(shí)我們常把杠桿的平衡螺母向右調(diào),直至在水平位置平衡。
(2)如圖(b)所示,在A點(diǎn)掛3個(gè)質(zhì)量均為50g的鉤碼,在B點(diǎn)用彈簧測力計(jì)豎直向下拉杠桿,使其在水平位置平衡,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為______ N;(g=10N/kg)。
(3)如圖(c),保持A點(diǎn)所掛鉤碼的數(shù)量和位置不變,將彈簧測力計(jì)繞B點(diǎn)從a位置緩慢轉(zhuǎn)到b位置,杠桿始終保持水平平衡,在此過程中拉力F ______ (選填“變大”、“變小”或“不變”),F(xiàn)與其力臂的乘積變化情況是______ (選填“變大”、“變小”或“不變”)。
(4)如圖(d)所示,某次實(shí)驗(yàn)中,保持鉤碼個(gè)數(shù)及位置不變,多次收集數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)系中繪制出動(dòng)力臂L與動(dòng)力F1的關(guān)系圖象,由圖象可知:當(dāng)F1=0.5N時(shí),L1= ______ cm。
7.在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)時(shí)。
(1)如圖甲所示,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)左端下沉,此時(shí)應(yīng)把杠桿的平衡螺母向__(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),直至杠桿在___(選填“任意”“水平”)位置平衡;
(2)調(diào)節(jié)平衡后,在杠桿上A點(diǎn)處掛兩個(gè)鉤碼,如圖乙所示,則在B點(diǎn)處應(yīng)掛_____個(gè)鉤碼,才能使杠桿在原位置平衡。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),不再調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿的重心位置保持在O點(diǎn)不變,將支點(diǎn)換到O′點(diǎn),如圖丙所示,發(fā)現(xiàn)A點(diǎn)處只掛1個(gè)鉤碼,杠桿仍然保持平衡。若每個(gè)鉤碼重為0.5N,則杠桿重力
為_________N,由此可知,將杠桿支點(diǎn)位置設(shè)在O點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),能避免杠桿自身重力影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”的得出。
8.如圖所示,小勇利用鐵架臺(tái),帶有均勻刻度的杠桿,細(xì)線,彈簧測力計(jì),鉤碼若干(每個(gè)鉤碼質(zhì)量相同)等實(shí)驗(yàn)器材,探究杠桿的平衡條件。
(1)實(shí)驗(yàn)前,杠桿靜止在圖甲所示的位置,則此時(shí)杠桿處于______ (選填“平衡”或“非平衡”)狀態(tài);
(2)為了便于測量力臂,應(yīng)使杠桿在水平位置平衡。為此,應(yīng)將平衡螺母向______ (選填“左”或“右”)調(diào)節(jié);
(3)將杠桿調(diào)成水平位置平衡后,如圖乙所示,在A點(diǎn)掛3個(gè)鉤碼,則應(yīng)在B點(diǎn)掛2個(gè)鉤碼,才能使杠桿在水平位置保持平衡;隨后兩邊各取下一個(gè)鉤碼,杠桿______ (選填“左”或“右”)端將下沉;
(4)小勇用彈簧測力計(jì)替代鉤碼,在B點(diǎn)豎直向下拉,然后將彈簧測力計(jì)繞B點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一小段至如圖丙所示位置。在旋轉(zhuǎn)過程中,要使杠桿仍然在水平位置平衡,則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將逐漸變大,原因是______ 。
9.如圖甲所示,小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有:杠桿、支架、彈簧測力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)。
(1)實(shí)驗(yàn)前,將杠桿中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉,此時(shí),應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向______ (左/右)調(diào)節(jié),使杠桿在不掛鉤碼時(shí)在水平位置平衡;讓杠桿在水平方向平衡的目的是______ 。
(2)杠桿調(diào)節(jié)平衡后,小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼,在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為:______ (用字母表示)。他這樣得出的結(jié)論______ (合理/不合理);原因是:______ ;
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,小明提出了新的探究問題:“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí),杠桿的平衡條件是否仍然成立?”于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置,用彈簧測力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于水平平衡狀態(tài)時(shí),測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符,其原因是:______ 。
10.在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)前,杠桿在如圖甲所示的位置靜止,此時(shí)杠桿______ (選填“是”或“不是”)平衡狀態(tài);此時(shí)我們常把杠桿的平衡螺母向______ 調(diào),直至在水平位置平衡;
(2)如圖乙所示,在A點(diǎn)掛2個(gè)重均為0.5N的鉤碼,在B點(diǎn)用彈簧測力計(jì)豎直向下拉杠桿,使其在水平位置平衡,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為______ N(g=10N/kg);
(3)如圖丙,保持A點(diǎn)所掛鉤碼的數(shù)量和位置不變,將彈簧測力計(jì)繞B點(diǎn)從a位置緩慢轉(zhuǎn)到b位置,杠桿始終保持水平平衡,在此過程中拉力F ______ (選填“變大”、“變小”或“不變”);
(4)豎直向下拉彈簧測力計(jì),使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度,如圖丁所示,此過程中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)______ (選填“變大”、“變小”或“不變”);
(5)下列三個(gè)因素中,不會(huì)影響探究結(jié)果的是______ 。
A.鐵架臺(tái)沒有放在水平桌面上
B.彈簧測力計(jì)的彈簧和刻度盤之間摩擦較大
C.實(shí)驗(yàn)所用的鉤碼生銹
(6)小明用如圖戊所示的裝置研究“杠桿的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)時(shí),將重為G的鉤碼掛在鐵質(zhì)杠桿上A點(diǎn),彈簧測力計(jì)作用于C點(diǎn),現(xiàn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì),杠桿的機(jī)械效率η1;若僅將彈簧測力計(jì)改掛到B點(diǎn),仍將鉤碼豎直向上勻速提升h的高度,杠桿的機(jī)械效率為η2,則η1 ______ η2(“>”“3Gl,杠桿不能平衡,左側(cè)下沉,則杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).(3)第1次實(shí)驗(yàn)中,由杠桿的平衡條件F1×l1=F2×l2得1.5 N×10 cm=1 N×l2,l2=15 cm;第2次實(shí)驗(yàn)中,拉力F1的方向不再與杠桿垂直,因此小明存在的錯(cuò)誤是誤把力的作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離當(dāng)做了力臂,第2次實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)中明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)是25.(4)僅根據(jù)一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得出結(jié)論,實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性,不具有普遍性,故實(shí)驗(yàn)結(jié)論不合理.
2.【答案】 屬于 需要將平衡螺母向右調(diào)節(jié) 見解析
1 變大
【解析】(1)[1]實(shí)驗(yàn)前,將杠桿的中點(diǎn)放在支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿如圖甲所示,此時(shí)杠桿屬于平衡狀態(tài)。
[2]小明把杠桿組裝完畢后,杠桿在如圖甲所示位置靜止。為了使實(shí)驗(yàn)時(shí)力臂與杠桿重合,下一步小明應(yīng)該如此操作:為了便于測量力臂,應(yīng)使杠桿在水平位置平衡,由圖知,右端偏高,為使杠桿在水平位置平衡,需要將平衡螺母向右調(diào)節(jié)。
(2)[3]圖乙中,由于圖中兩力F1、F2均使杠桿繞著支點(diǎn)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),兩力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同(或沒有考慮兩個(gè)力的方向),故杠桿不可能平衡。
(3)[4]設(shè)每格長度為l,由杠桿的平衡條件
F1L1=F2L2
可得
3×0.5N×4l=F×6l
解得F=1N。
(4)[5]保持彈簧測力計(jì)懸掛點(diǎn)的位置不變,使其拉力方向斜向右下方,阻力和阻力臂不變,拉力力臂變小,拉力變大,即彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大。
(5)[6]用彈簧測力計(jì)沿AB方向拉杠桿,拉力的作用點(diǎn)在A點(diǎn),方向斜向下,過拉力的作用點(diǎn),沿拉力的方向畫一條有向線段,用F表示;反向延長拉力的作用線,過支點(diǎn)O做F的垂線即為F的力臂l,如圖所示:
3.【答案】左 消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 豎直向下 不變 Gh2Fh1×100% 變大
【解析】解:(1)杠桿的右端低,說明這一側(cè)力與力臂的乘積大,為使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié);
杠桿在水平位置平衡,此時(shí)主要目的是消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響;
(2)如圖甲,根據(jù)力與力臂的關(guān)系,小明用彈簧測力計(jì)在B點(diǎn)豎直向下拉時(shí),才可以在杠桿上直接讀出動(dòng)力臂;
(3)做實(shí)驗(yàn)時(shí),如圖丙所示的杠桿已達(dá)到平衡。當(dāng)杠桿由圖乙的位置變成圖丙的位置時(shí),其動(dòng)力臂、阻力臂的比值是不變的,所以在阻力不變的情況下,動(dòng)力是不變的。
(4)①有用功為W有=Gh1,總功W總=Fh2,則機(jī)械效率的表達(dá)式η=W有W總×100%=Gh2Fh1×100%。
②杠桿提升鉤碼時(shí),對(duì)鉤碼做有用功,克服杠桿重做額外功,W有+W額=W總,
設(shè)杠桿重心升高的距離為h,所以,Gh1+G杠h=Fh2,G不變,h1不變,G杠不變,
鉤碼的懸掛點(diǎn)由B點(diǎn)移至C點(diǎn),鉤碼升高相同的高度,有用功不變,根據(jù)三角形的知識(shí)可知:杠桿重心提升的高度減小,所以根據(jù)W額=Gh可知額外功減小,因此在有用功相同的條件下,杠桿的機(jī)械效率變大,即ηB1G×3L,所以杠桿左端下沉;
(4)彈簧測力計(jì)在B處豎直向下拉時(shí),拉力的方向豎直向下與杠桿垂直,動(dòng)力臂等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離;彈簧測力計(jì)在逐漸旋轉(zhuǎn)過程中,拉力的方向不再與杠桿垂直,動(dòng)力臂變小,阻力和阻力臂不變,根據(jù)杠桿平衡條件得,動(dòng)力變大,則彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大。
故答案為:(1)平衡;(2)左;(3)左;(4)阻力和阻力臂不變,動(dòng)力臂變小,動(dòng)力慢慢變大。
(1)當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),物體處于平衡狀態(tài);
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),使杠桿在水平位置平衡的目的是便于測量力臂;如果杠桿右端下沉,則應(yīng)該將平衡螺母向左調(diào)節(jié);
(3)設(shè)杠桿分度值是L,一個(gè)鉤碼重是G,根據(jù)杠桿平衡條件求出;
(4)根據(jù)操作中引起力臂的變化,根據(jù)杠桿平衡條件分析解題。
本題重點(diǎn)考查探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)調(diào)平和操作,要求平時(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)多加注意,鍛煉自己的實(shí)驗(yàn)操作能力。正確理解杠桿的平衡條件是關(guān)鍵。
9.【答案】左 便于測量力臂的大小 F1L1=F2L2 不合理 用實(shí)驗(yàn)來探究物理規(guī)律時(shí),只有一次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性 杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論有影響
【解析】解:(1)在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)前,將杠桿中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉,應(yīng)讓杠桿重心左移,應(yīng)將平衡螺母(左端和右端的均可)向左調(diào)節(jié),直至重心移到支點(diǎn)處,使杠桿重力的力臂為零,這樣就減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;
杠桿在水平位置平衡,這樣做是為了在實(shí)驗(yàn)中便于測量力臂的大?。?br>(2)設(shè)一個(gè)鉤碼重為G,杠桿上一個(gè)小格代表1cm,所以,4G×3cm=6G×2cm,所以杠桿平衡條件:F1L1=F2L2;
只有一次實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是不合理的,一次實(shí)驗(yàn)很具有偶然性,要多進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn),避免偶然性。
(3)用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究,杠桿的重心沒有通過支點(diǎn),杠桿的重對(duì)杠桿平衡有影響;
(4)由圖丙可知,當(dāng)彈簧測力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí),彈簧測力計(jì)拉力F的力臂變小,F(xiàn)A=4G,LA=3L保持不變,由杠桿平衡條件可知彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大;
故答案為:(1)左;便于測量力臂的大小;(2)F1L1=F2L2;不合理;用實(shí)驗(yàn)來探究物理規(guī)律時(shí),只有一次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性;(3)杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論有影響。
(1)杠桿右端下沉,說明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè),調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左移,這一調(diào)節(jié)過程的目的是為了使杠桿的自重對(duì)杠桿平衡不產(chǎn)生影響;杠桿在水平位置平衡時(shí),便于測量力臂的大??;
(2)杠桿的平衡條件為:F1L1=F2L2;初中物理用實(shí)驗(yàn)探究物理問題時(shí)要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),有的是為了多次測量求平均值來減小誤差;有的是多次測量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律;有的是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。
(3)杠桿在水平位置平衡,力臂在杠桿上,便于測量力臂大小;杠桿的重心過支點(diǎn),消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響。
杠桿在水平位置平衡后,支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂,因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡;初中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測量有些是為了求平均值,使測得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,有些是為了尋找普遍規(guī)律,探究杠桿平衡的條件多次測量就是為了尋找普遍規(guī)律。
10.【答案】是 右 1.5 變大 不變 A =
【解析】解:(1)掛鉤碼前杠桿處于靜止,此時(shí)杠桿能達(dá)到平衡狀態(tài);杠桿的左端低,往右邊上翹,因此要想使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié),這樣做的主要目的是方便測量力臂;
(2)由圖根據(jù)杠桿平衡條件可知FALA=FBLB,代入數(shù)據(jù)可得2×0.5N×3L=FB×2L解得:FB=1.5N;
(3)根據(jù)杠桿的平衡條件分析,將測力計(jì)繞B點(diǎn)從a位置轉(zhuǎn)動(dòng)到b位置過程中,鉤碼的重力不變,其阻力臂OA不變,即阻力與阻力臂的乘積不變,而動(dòng)力臂在從a到b的過程逐漸減小,動(dòng)力F逐漸增大;
(4)力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離,豎直向下拉彈簧測力計(jì),使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度,如圖d所示,此過程中,彈簧測力計(jì)拉力的力臂變小,鉤碼對(duì)杠桿拉力的力臂也變小,但是根據(jù)三角形的相似性,動(dòng)力臂和阻力臂的比值是不變的,所以拉力大小不變;
(5)A、實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整杠桿平衡,故鐵架臺(tái)沒有放在水平桌面上對(duì)杠桿的平衡無影響,故A符合題意;
B、彈簧測力計(jì)的彈簧和刻度盤之間摩擦較大,對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響,故B不符合題意;
C、所用的鉤碼上銹,單個(gè)鉤碼的重力不完全相等,則多個(gè)鉤碼總重力無法確定,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響,對(duì)測量結(jié)果造成誤差,故C不符合題意。
故選A;
(6)原來彈簧測力計(jì)作用于C點(diǎn),豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)時(shí),測得杠桿的機(jī)械效率η1;將彈簧測力計(jì)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),仍將鉤碼豎直向上勻速提升相同的高度,根據(jù)W有用=Gh可知有用功不變;
因杠桿的偏轉(zhuǎn)角度不變,則杠桿重心上升的高度不變,根據(jù)W額=G杠桿h杠桿可知,克服杠桿重和摩擦所做額外功不變;由于有用功和額外功都不變,所以總功也不變,根據(jù)η=W有用W總×100%可知杠桿的機(jī)械效率不變,即η2=η1。
故答案為:(1)是;右;(2)1.5;(3)變大;(4)不變;(5)A;(6)=。
(1)靜止時(shí)處于平衡狀態(tài);若要使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)該將平衡螺母向杠桿上翹的一端移動(dòng);杠桿水平位置平衡,這樣做的主要目的是方便測量力臂;
(2)根據(jù)杠桿的平衡條件求出拉力的大小;根據(jù)杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響分析彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化;
(3)在測力計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,鉤碼的重力不變,其力臂OA不變,根據(jù)杠桿的平衡條件分析拉力F與其力臂的乘積變化情況;
(4)圖d使杠桿由水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中位置,按照相似三角形比例關(guān)系找出各自的力臂比例關(guān)系,根據(jù)杠桿平衡條件即可求判斷F的大小變化;
(5)從各因素對(duì)動(dòng)力、阻力的影響角度進(jìn)行分析解答;
(6)該實(shí)驗(yàn)中克服鉤碼重力做的功為有用功,克服杠桿重力做的功為額外功,總功等于有用功與額外功之和;通過分析有用功、額外功和總功的變化得出機(jī)械效率的變化。
本題考查了探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)過程,包含對(duì)杠桿平衡條件的理解、實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)分析等,考查較為全面,是我們應(yīng)該掌握的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn);
還考查杠桿機(jī)械效率的測量,把握有用功、額外功和總功的計(jì)算方法,明確兩次實(shí)驗(yàn)中杠桿重心上升的高度不變是關(guān)鍵。
11.【答案】右 F1l1=F2l2 增大 O 1.5 是
【解析】解:(1)杠桿左端下沉,應(yīng)將左端的平衡螺母向右調(diào)節(jié);
(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)歸納可得:F1l1=F2l2;
(3)彈簧測力計(jì)的拉力方向改變后,拉力的力臂會(huì)隨之變小,根據(jù)杠桿平衡條件可知,要想使杠桿仍在水平位置保持平衡,應(yīng)使拉力增大;
(4)小桶內(nèi)沒有液體時(shí):根據(jù)杠桿平衡條件可知,當(dāng)右側(cè)掛上重物時(shí)杠桿不可能在水平位置平衡,只有重物在O點(diǎn)是杠桿才能在水平位置平衡,故密度計(jì)的“0刻度”在O點(diǎn);
小桶內(nèi)裝入液體時(shí):根據(jù)杠桿平衡條件可知,當(dāng)杠桿處于水平平衡狀態(tài)時(shí),G液×lOM=G物×lON,小桶內(nèi)所裝液態(tài)的重力為G液=ρ液gV,整理可得ρ液=G物×lONgV×lOM,代入數(shù)據(jù)可得:ρ液=1.5g/cm3。由于G物、gV和lOM都是定值,故ρ液與lON成正比,故改裝后杠桿右端的密度刻度線是均勻分布的。
(1)根據(jù)“左偏右調(diào),右偏左調(diào)”來判斷;
(2)利用表格數(shù)據(jù)歸納結(jié)論;
(3)根據(jù)杠桿平衡條件及力臂的定義來判斷;
(4)通過調(diào)節(jié)平衡螺母的位置來消除小桶重力造成的影響,杠桿再次達(dá)到在水平位置平衡,然后根據(jù)杠桿平衡條件和密度公式解題。
本題考查了學(xué)生對(duì)杠桿平衡條件的應(yīng)用,以及對(duì)密度知識(shí)的掌握,難度較大。
12.【答案】右 3 右 C 100 150 600 偏大 D
【解析】解:(1)杠桿右高,應(yīng)將杠桿平衡螺母向右端調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡;
設(shè)杠桿的分度值為L,一個(gè)鉤碼的重為G,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2得,4G×3L=nG×4L,所以n=3(個(gè));
將A、B兩點(diǎn)下方所掛的鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)O靠近1個(gè)格,則杠桿左端:F1L1=4G×2L=8GL,杠桿右端:F2L2=3G×3L=9GL,故右端下沉;
(2)實(shí)驗(yàn)中小明的實(shí)驗(yàn)方式,杠桿支點(diǎn)左側(cè)鉤碼數(shù)量過多,每個(gè)鉤碼對(duì)杠桿的拉力對(duì)應(yīng)了每個(gè)拉力的力臂,力和力臂數(shù)目過多,不易得出結(jié)論,故選C;
(3)①以杠桿上的A點(diǎn)為支點(diǎn),當(dāng)在C位置掛3個(gè)鉤碼,杠桿在水平位置剛好平衡,設(shè)杠桿的質(zhì)量為m,則:3m鉤碼g×2L=m×3L;解得:m=2m鉤碼=2×50g=100g;
②為了將該“桿秤”的零刻度線標(biāo)在A位置處,由①可知,小明應(yīng)在圖丙C位置處裝配的吊盤的質(zhì)量應(yīng)等于三個(gè)鉤碼的質(zhì)量,杠桿能夠重新保持平衡,即吊盤質(zhì)量為150g;
③小明在圖丁的D位置掛上3個(gè)鉤碼后,設(shè)物體的最大質(zhì)量為m′,由杠桿的平衡條件可知:m′g×2L=3m鉤碼g×8L,解得:m′=12m鉤碼=12×50g=600g;
④小紅用小明制作好的“桿秤”測一物體的質(zhì)量,當(dāng)使用三個(gè)鉤碼作為秤砣時(shí),左側(cè)吊盤中物體質(zhì)量等于杠桿上的示數(shù);只將兩個(gè)鉤碼作為“秤砣”來使用,則秤砣的質(zhì)量減小,阻力減小,根據(jù)杠桿的平衡條件,此時(shí)杠桿左側(cè)托盤中物體的質(zhì)量會(huì)小于杠桿上示數(shù),所以測量結(jié)果會(huì)偏大;
(4)設(shè)液體密度為ρ,液體的體積為V,秤砣對(duì)應(yīng)的力臂為L′,根據(jù)杠桿平衡條件可以列式:ρVg×2L=MgL′,解得:ρ=M2VLL′;
A:由于M、V、L都是固定值,所以秤的刻度值可均勻標(biāo)記在AD之間的刻度線上。A正確;
B:隨著L′的增大,ρ的值變大,即秤的刻度值向右越來越大。B正確;
C:增大M的值,當(dāng)L′取到最大值時(shí),ρ的值變大,即增大M的質(zhì)量,秤的量程會(huì)增大。C正確;
D:將支點(diǎn)向右移動(dòng)1格,左側(cè)力臂變大,右側(cè)力臂變小,根據(jù)上述計(jì)算式,ρ的值變小,秤的量程會(huì)減小。D錯(cuò)誤。
故答案為:(1)右;3;右;(2)C;(3)①100;②150;③600;④偏大;(4)D。
(1)在調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí),應(yīng)將平衡螺母向較高的一端調(diào)節(jié)。根據(jù)杠桿平衡條件求出B處掛鉤碼的個(gè)數(shù)和杠桿的偏轉(zhuǎn)方向;
(2)研究杠桿的平衡,需要有動(dòng)力和阻力,增加動(dòng)力或阻力的力的個(gè)數(shù),不易得出結(jié)論;
(3)杠桿自身受到重力,在根據(jù)杠桿的平衡條件列式時(shí),考慮重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;
(4)根據(jù)杠桿的平衡條件,算出密度與刻度之間的關(guān)系。
這道題考查同學(xué)對(duì)杠桿平衡條件的靈活應(yīng)用,屬于難題。
13.【答案】右 3 C 100 150 600
【解析】解:
(1)杠桿右高,應(yīng)將杠桿向右端調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡;
設(shè)杠桿的分度值為L,一個(gè)鉤碼的重為G,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2得,nG×2L=2G×3L,所以n=3(個(gè));
(2)實(shí)驗(yàn)中小明的實(shí)驗(yàn)方式要考慮杠桿的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,增大了實(shí)驗(yàn)的難度,力和力臂數(shù)目過多,不易得出結(jié)論,故選C;
(3)①以杠桿上的A點(diǎn)為支點(diǎn),當(dāng)在C位置掛3個(gè)鉤碼,杠桿在水平位置剛好平衡,設(shè)杠桿的質(zhì)量為m,則:3m鉤碼g2L+15mgL=45mg4L;解得:m=2m鉤碼=2×50g=100g;
②為了將該“桿秤”的零刻度線標(biāo)在A位置處,由①可知,小明應(yīng)在圖丙C位置處裝配的吊盤的質(zhì)量應(yīng)等于三個(gè)鉤碼的質(zhì)量,即150g;
③小明在圖丁的D位置掛上3個(gè)鉤碼后,設(shè)物體的最大質(zhì)量為m′,由杠桿的平衡條件可知:m′g2L=3m鉤碼g8L,解得:m′=12m鉤碼=12×50g=600g。
故答案為:(1)右;3;(2)C;(3)①100;②150;③600。
(1)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使平衡螺母向上翹的一端移動(dòng),使杠桿在水平位置平衡,杠桿在水平位置平衡,力臂在杠桿上,便于測量力臂大小;
根據(jù)杠桿的平衡條件可以求出在B處掛鉤碼的個(gè)數(shù);
(2)研究杠桿的平衡,需要有動(dòng)力和阻力但力多了增加了難度,且不易得出結(jié)論;
(3)根據(jù)杠桿的平衡條件求解。
杠桿在水平位置平衡后,支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂,因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,便于測量力臂。
次數(shù)
動(dòng)力F1/N
動(dòng)力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.5
10
1
2
1
25
1.5
10
序號(hào)
動(dòng)力F1/N
阻力臂l1/cm
阻力F2/N
動(dòng)力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
1.0
20.0
3
3.0
10.0
2.0
15.0
……
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