備考2024年中考物理重難點(diǎn)精講精練：96-熱點(diǎn)49 杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用（精講）

中考物理熱點(diǎn)復(fù)習(xí)精講精練熱點(diǎn)49杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)及計(jì)算（精講）實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)器材杠桿、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)等。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí),保持水平位置平衡。2.分別在杠桿的左右兩端掛上數(shù)目不同的鉤碼,移動(dòng)鉤碼的位置，直至杠桿保持水平靜止，記錄動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂的大小。3.改變左右兩邊鉤碼的數(shù)量和位置,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。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,即F1l1=F?l2溫馨提示：1.選擇杠桿幾何中心為支點(diǎn),目的是消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響2.調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的：便于從杠桿上直接讀取力臂。3.杠桿的調(diào)節(jié)：實(shí)驗(yàn)前若杠桿向左邊傾斜,要將平衡螺母向右調(diào)節(jié),若杠桿向右邊傾斜,要將平衡螺母向左調(diào)節(jié)。杠桿平衡后,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能再調(diào)節(jié)平衡螺母。

典例講解例1．在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中（1）掛鉤碼前，杠桿在如圖甲所示的位置靜止，此時(shí)杠桿（選填“達(dá)到”或“沒(méi)有達(dá)到”）平衡狀態(tài)；此時(shí)我們常把杠桿的平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)，直至在水平位置平衡，這樣，既消除杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響，又便于。（2）在水平平衡的杠桿兩邊掛上鉤碼后如圖乙所示，要使杠桿重新在水平位置平衡，應(yīng)。（填選項(xiàng)前的字母）A.向左調(diào)節(jié)平衡螺母B.將左側(cè)鉤碼向左移動(dòng)C.增加右側(cè)鉤碼個(gè)數(shù)（3）如圖丙是一個(gè)加寬的杠桿裝置，此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)，若只將左側(cè)的鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn)，此時(shí)杠桿（選填“仍能”或“不能”）保持平衡。（4）如圖丁所示，用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿的C點(diǎn)，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過(guò)程中，杠桿在水平位置始終保持平衡，測(cè)力計(jì)示數(shù)變化情況是（選填“變小”“變大”“先變小后變大”“先變大后變小”或“不變”）?！痉治觥浚?）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡時(shí)，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)；使杠桿在水平位置平衡，這是為了便于測(cè)量力臂；（2）根據(jù)杠桿的平衡條件分析；（3）力臂是支點(diǎn)到力的作用線(xiàn)的距離，將左側(cè)的鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn)，力臂是線(xiàn)段OA，與原來(lái)相比較力和力臂都沒(méi)有改變，所以杠桿仍能保持平衡；（4）阻力和阻力臂不變時(shí)，動(dòng)力臂減小，動(dòng)力變大；動(dòng)力臂變大，動(dòng)力變小?！窘獯稹拷猓海?）杠桿靜止在如圖甲所示位置，杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，杠桿左端偏高，右端的平衡螺母應(yīng)向上翹的左端移動(dòng)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，目的是便于從杠桿上測(cè)量力臂；（2）由圖可知，杠桿不在水平位置，右端向下傾斜，左端上翹，則左側(cè)力與力臂的乘積要小于右側(cè)力與力臂的乘積；A、在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，不能通過(guò)調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，故A錯(cuò)誤；B、將左側(cè)鉤碼向左移動(dòng)，左側(cè)的力不變，力臂變大，則左側(cè)力與力臂的乘積變大，會(huì)使杠桿平衡，故B正確；C、增加右側(cè)鉤碼個(gè)數(shù)，右側(cè)的力臂不變，力變大，力與力臂的乘積變大，杠桿不會(huì)平衡，故C錯(cuò)誤。故選：B；（3）力臂是支點(diǎn)到力的作用線(xiàn)的距離，將左側(cè)的鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn)，力臂是線(xiàn)段OA，與原來(lái)相比較力和力臂都沒(méi)有改變，所以杠桿仍能保持平衡；（4）由圖可知，測(cè)力計(jì)豎直向上拉杠桿的C點(diǎn)時(shí)，OC為最長(zhǎng)力臂，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過(guò)程中，動(dòng)力臂先變長(zhǎng)后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可知，測(cè)力計(jì)示數(shù)將先變小后變大。故答案為：（1）達(dá)到；左；測(cè)量力臂；（2）B；（3）仍能；（4）先變小后變大。例2．如圖將一根重力為G的均勻細(xì)桿平放在支架A、B上，桿總長(zhǎng)為8m，支架A、B到桿兩端的距離分別為1m和2m，則支架B受到桿的壓力為（）A．2G B．0.4G C．I.2G D．0.6G【分析】支架B受到桿的壓力與支架對(duì)桿的支持力相等，此時(shí)杠桿的支點(diǎn)是A，阻力在中點(diǎn)，動(dòng)力是B點(diǎn)的支持力，知道動(dòng)力臂和阻力臂的大小，以及阻力大小，利用杠桿平衡條件F1L1＝F2L2計(jì)算B點(diǎn)的作用力?！窘獯稹拷猓河?jì)算B作用力時(shí)，杠桿的支點(diǎn)是A，阻力在中點(diǎn)，動(dòng)力是B點(diǎn)的支持力，知道動(dòng)力臂等于L1＝AB＝8m﹣1m﹣2m＝5m，阻力F2＝G，阻力臂是重心到A的距離L2＝4m﹣1m＝3m；根據(jù)杠桿平衡條件：F1L1＝F2L2，所以，F(xiàn)B×5m＝G×3m，則FB＝G＝0.6G，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選：D。例3．桿秤是一種中國(guó)傳統(tǒng)的稱(chēng)量工具，凝聚著中國(guó)人的智慧。如圖所示，O為桿秤提紐，OA＝8cm，秤砣質(zhì)量m＝0.2kg，不掛重物和秤砣時(shí)，手提提紐，桿秤可水平平衡。用它稱(chēng)魚(yú)，當(dāng)OB＝40cm時(shí)，桿秤再次水平平衡，則魚(yú)的質(zhì)量為（）A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg【分析】根據(jù)杠桿的平衡條件可求出物體的質(zhì)量?！窘獯稹拷猓簵U秤繞提紐O轉(zhuǎn)動(dòng)，所以點(diǎn)O是桿秤的支點(diǎn)，作用在A處的力使桿秤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于桿秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B處的力使桿秤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其力臂是OB；根據(jù)杠桿的平衡條件F1×l1＝F2×l2可得：m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，解得m物＝1.0kg。故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。例4．如圖，輕質(zhì)杠桿AB可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在A、B兩端分別掛有邊長(zhǎng)為10cm，重力為20N的完全相同的兩正方體C、D，OA：OB＝4：3；當(dāng)物體C浸入水中且露出水面的高度為2cm時(shí)，杠桿恰好水平靜止，A、B兩端的繩子均不可伸長(zhǎng)且均處于張緊狀態(tài)。（g＝10N/kg）求：（1）杠桿A端受到繩子的拉力；（2）物體D對(duì)地面的壓強(qiáng)?！痉治觥浚?）求出物體C排開(kāi)水的體積，根據(jù)阿基米德原理求浮力；結(jié)合受力分析求A端受到繩子的拉力；（2）利用杠桿平衡條件求拉力FB，根據(jù)受力分析利用力平衡求出壓力，利用壓強(qiáng)公式求出壓強(qiáng)【解答】解：（1）物體C的體積：V＝10cm×10cm×10cm＝1000cm3＝0.001m3，物體C排開(kāi)水的體積：V排＝（0.1m）2×（0.1m﹣0.02m）＝8×10﹣4m3，C受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3＝8N；A端的拉力：FA＝G﹣F?。?0N﹣8N＝12N。（2）