2025年中考物理熱點(diǎn)題型歸納與變式演練（全國）實(shí)驗12 探究杠桿的平衡條件（原卷版）

實(shí)驗12探究杠桿的平衡條件知識點(diǎn)一、杠桿1.認(rèn)識杠桿一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。杠桿可以是直的，也可以是彎的或其他形狀，如圖所示是生活中常見的幾種杠桿。撬棒羊角錘鑷子指甲刀杠桿在使用中有力作用在杠桿上，因此，杠桿是受力物體，將力作用于杠桿的物體是施力物體。2.杠桿五要素五要素物理含義及表示方法圖示支點(diǎn)杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn)，用“O”表示動力使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示動力臂從支點(diǎn)到動力作用線的距離，用“l(fā)1”表示阻力臂從支點(diǎn)到動力作用線的距離，用“l(fā)2”表示知識點(diǎn)二、杠桿平衡條件的實(shí)驗探究1.杠桿平衡當(dāng)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，說明杠桿處于平衡狀態(tài)。2.實(shí)驗探究：杠桿的平衡條件實(shí)驗?zāi)康?1)知道什么是杠桿的平衡；(2)通過實(shí)驗得出杠桿的平衡條件；(3)體驗利用歸納法得出杠桿平衡條件的過程提出問題在學(xué)習(xí)二力平衡時，如果作用在物體上的幾個力相互平衡，物體就處于平衡狀態(tài)。因為杠桿會轉(zhuǎn)動，所以杠桿在動力和阻力作用下靜止時，與二力平衡的情況是不同的，杠桿平衡不僅與力的大小有關(guān)，還可能與力的作用位置有關(guān)猜想與假設(shè)一般情況下，當(dāng)杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動時，我們就說此時杠桿處于平衡狀態(tài)，對杠桿處于平衡狀態(tài)時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在的關(guān)系，我們可作出如下猜想：A.動力+動力臂=阻力+阻力臂B.動力-動力臂=阻力-阻力臂C.D.動力×動力臂=阻力×阻力臂實(shí)驗設(shè)計杠桿是否平衡是由動力、阻力、動力僻和阻力臂共同決定的。為了探究其平衡條件,可以在杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時,分別測出動力F?、阻力F?、動力臂l1和阻力臂l?,然后經(jīng)過大量數(shù)據(jù)的對比、分析、歸納得出杠桿的平衡條件實(shí)驗步驟(1)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在不掛鉤碼時，在水平位置保持平衡；(2)在支點(diǎn)兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿再一次在水平位置平衡，如圖所示。這時杠桿兩側(cè)受到的作用力分別等于兩側(cè)鉤碼所受的重力，力臂為懸掛點(diǎn)到支點(diǎn)的距離；(3)設(shè)右側(cè)鉤碼對杠桿施加的力為動力F?,左側(cè)鉤碼對杠桿施加的力為阻力F?,測出杠桿平衡時的動力臂l?和阻力臂l?,把F?、F?、l?、l?的數(shù)值填入表格中。實(shí)驗序號動力F?/N動力臂l?/cm動力×動力臂/(N·cm)阻力F?/N阻力臂l?/cm阻力×阻力臂/(N·cm)11.010100.5201022.015301.5203034.010402.02040…(4)改變鉤碼個數(shù)和位置,多做幾次實(shí)驗（避免偶然性）,將實(shí)驗得到的數(shù)據(jù)填入表格中實(shí)驗結(jié)論分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每次杠桿平衡時，動力與動力臂的乘積總是等于阻力與阻力臂的乘積，即動力×動力臂＝阻力×阻力臂，或F?l?=F?l?★特別提醒調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的原因該實(shí)驗中當(dāng)杠桿最初不在水平位置平衡時，調(diào)節(jié)杠桿每次都在同一位置平衡進(jìn)行實(shí)驗，也能得出結(jié)論，但此時杠桿是傾斜的，力臂的測量會非常困難.所以，實(shí)驗前一般先調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡，這樣實(shí)驗時動力臂和阻力臂與杠桿重合，可直接在杠桿尺上讀出力臂大小，會大大方便實(shí)驗操作。3.杠桿的平衡條件杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F?l?=F?l?；1．（2022?雅安）如圖1所示是某同學(xué)“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗裝置，每個鉤碼重為0.5N（鉤碼個數(shù)若干）：（1）杠桿放在支架上后，在圖1甲所示位置靜止，這時的杠桿處于（填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)，為了將杠桿調(diào)至水平位置平衡，他將左端平衡螺母向（填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)。（2）圖1乙中，在水平位置平衡的杠桿A處掛兩個鉤碼，則在B處需掛個鉤碼時，杠桿才能繼續(xù)保持在水平位置平衡；實(shí)驗中每次都要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣做的主要目的是便于直接測量；經(jīng)過多次實(shí)驗得出杠桿平衡條件為。（3）保持杠桿水平位置平衡，將圖1丙中的彈簧測力計由豎直位置緩慢向右轉(zhuǎn)動至虛線位置，彈簧測力計示數(shù)將（填“變大”“變小”或“不變”）。（4）實(shí)驗中保持阻力F2及阻力臂l2不變，多次改變動力F1與動力臂l1，收集數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)系中繪制出動力F1與動力臂l1的關(guān)系圖像（如圖2所示），由圖像分析可知：當(dāng)F＝N時，l1＝30cm。（5）如圖3甲所示，粗細(xì)不均勻的胡蘿卜在水平位置平衡。將胡蘿卜沿虛線位置分割成兩部分，如圖3乙所示，P點(diǎn)為胡蘿卜左邊部分重心位置，Q點(diǎn)為胡蘿卜右邊部分重心位置，根據(jù)杠桿平衡條件分析可知，左邊部分胡蘿卜所受的重力（填“大于”“小于”或“等于”）右邊部分胡蘿卜所受的重力。2．（2022?宜賓）如圖是小凈利用刻度均勻的杠桿探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗裝置。次數(shù)動力F1/N動力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.0102.0521.550.515320151.520（1）實(shí)驗前沒掛鉤碼，杠桿靜止的位置如圖甲，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將螺母向（選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)；（2）在杠桿調(diào)整到水平位置平衡后，利用鉤碼和刻度尺測量出杠桿平衡時各個力及其力臂，測得數(shù)據(jù)如表；由以上實(shí)驗數(shù)據(jù)，可得出杠桿的平衡條件是：。（3）進(jìn)行3次實(shí)驗的目的是（單項選擇，選填正確答案標(biāo)號）；A.取平均值減小誤差B.歸納出物理規(guī)律C.使每組數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確（4）如圖乙，由杠桿的平衡條件可知杠桿的（選填“左”或“右”）端會下沉；要使杠桿重新在水平位置平衡，在不改變兩側(cè)鉤碼各自數(shù)量的前提下，僅需把左側(cè)鉤碼。（5）如圖丙，用同一彈簧測力計兩次掛在杠桿的同一位置用力拉（不超過彈簧測力計的量程），均使杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計第二次的示數(shù)比第一次的示數(shù)（選填“大”或“小”）；（6）如圖丁，有一左粗右細(xì)的直木棒，懸掛使其水平平衡，仍利用鉤碼和刻度尺，使用該直木棒（選填“能”或“不能”）探究“杠桿平衡條件”；（7）如圖戊，桿秤是我國古老的衡量工具，現(xiàn)今人們?nèi)匀辉谑褂?。根?jù)杠桿平衡條件，桿秤的刻度應(yīng)是的（選填“均勻”或“非均勻”）。3．（2022?自貢）如圖所示，小勇利用鐵架臺，帶有均勻刻度的杠桿，細(xì)線，彈簧測力計，鉤碼若干（每個鉤碼質(zhì)量相同）等實(shí)驗器材，探究杠桿的平衡條件。（1）實(shí)驗前，杠桿靜止在圖甲所示的位置，則此時杠桿處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)；（2）為了便于測量（選填“力”或“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個鉤碼，則應(yīng)在B點(diǎn)掛個鉤碼，才能使杠桿在水平位置保持平衡；隨后兩邊各取下一個鉤碼，杠桿（選填“左”或“右”）端將下沉。（4）小勇用彈簧測力計替代鉤碼，在B點(diǎn)豎直向下拉，然后將彈簧測力計繞B點(diǎn)逆時針旋轉(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，則彈簧測力計的示數(shù)將逐漸（選填“變大”、“變小”或“不變”），原因是；（5）實(shí)驗結(jié)果表明，杠桿的平衡條件是：動力×＝×阻力臂。4．（2023?武漢）在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗中：（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止。選取若干個質(zhì)量均為50g的鉤碼，在杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼，使杠桿重新在水平位置平衡，分別記下F1、F2、l1、l2的數(shù)值。重做幾次實(shí)驗，部分實(shí)驗數(shù)據(jù)如表所示。次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm13.05.01.510.022.015.02.015.031.025.02.510.0…………由表中數(shù)據(jù)可得，F(xiàn)1、F2、l1、l2之間的關(guān)系式是。（2）①在第（1）問的某次實(shí)驗中，杠桿右側(cè)掛了4個鉤碼，左側(cè)用彈簧測力計豎直向下拉，當(dāng)杠桿在如圖甲所示位置靜止時，彈簧測力計的示數(shù)是N。②保持杠桿右側(cè)所掛4個鉤碼的位置不變，取下彈簧測力計，在杠桿右側(cè)用彈簧測力計沿豎直方向拉杠桿，當(dāng)杠桿再次水平并靜止時，彈簧測力計對杠桿的拉力為F＝1.5N，請在圖乙中畫出彈簧測力計對杠桿的拉力F的示意圖及其力臂l。5．（2023?仙桃）在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗中：（1）實(shí)驗前，杠桿左端下沉，如圖甲，則應(yīng)將平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；（2）調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，讀出實(shí)驗數(shù)據(jù)并記錄在表格中。如圖乙所示，阻力臂l2為cm；次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.516.01.021.015.01.015.032.015.01.520.0（3）分析表中實(shí)驗數(shù)據(jù)，得出杠桿的平衡條件為（用F1、F2、l1、l2表示）；第3次實(shí)驗的杠桿類型屬于（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿，教室里的勞動工具中有這類杠桿，請舉一例：；并簡要說明你的判斷理由。（4）如圖丙，F(xiàn)始終與杠桿垂直，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B的過程中，F(xiàn)的大小將。（填選項代碼）A.不變B.變小C.變大D.先變大后變小6．（2023?梁山縣模擬）如圖是探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗中，每個鉤碼的重力為0.5N，下列說法正確的是（）A．甲圖杠桿處于非平衡狀態(tài) B．乙圖在a點(diǎn)用彈簧測量計至少要2N的力才能使杠桿保持平衡 C．丙圖中要使杠桿平衡，F(xiàn)1＜F2 D．杠桿平衡條件為：動力×支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離7．（2023?鏡湖區(qū)校級二模）在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗中，下列說法中正確的是（）A．杠桿的橫梁不在水平位置靜止時，它不處于平衡狀態(tài) B．杠桿的橫梁不在水平位置平衡時就進(jìn)行實(shí)驗操作，探究不出杠桿的平衡條件 C．杠桿的橫梁在水平位置平衡時，動力和阻力的方向必須是豎直向下的 D．多次改變力和力臂的大小主要是為了從多組數(shù)據(jù)中分析歸納出物理規(guī)律8．（2023?泗縣校級模擬）如圖所示為探究杠桿平衡條件的實(shí)驗裝置，若每個鉤碼的質(zhì)量均相同，為了讓杠桿在水平位置保持平衡，下列說法中正確的是（）A．可以在A處掛4個相同的鉤碼 B．用彈簧測力計作用在A點(diǎn)沿任意方向拉都費(fèi)力 C．可以在B處掛1個相同的鉤碼 D．用彈簧測力計作用在B點(diǎn)沿任意方向拉都省力9．（2022?河南模擬）如圖所示，是小明“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗場景，下列說法正確的是（）A．圖甲中，杠桿處于非平衡狀態(tài) B．圖甲中，為了使杠桿在水平位置平衡，只能向右調(diào)節(jié)左端的平衡螺母 C．圖乙中，將支點(diǎn)兩側(cè)的鉤碼同時向靠近支點(diǎn)方向移動一格，杠桿仍能水平平衡 D．圖乙中，在支點(diǎn)兩側(cè)的鉤碼下方分別加掛一個鉤碼，杠桿將順時針轉(zhuǎn)動10．（2022?新洲區(qū)模擬）如圖甲所示，是某同學(xué)探究杠桿平衡條件的實(shí)驗裝置，關(guān)于該實(shí)驗，下列說法正確的是（）A．實(shí)驗前，應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿保持靜止?fàn)顟B(tài) B．改變鉤碼的個數(shù)或位置多次實(shí)驗，目的是減小誤差 C．實(shí)驗時，用彈簧測力計替代左邊的鉤碼，測力計必須豎直向下拉，杠桿才能平衡 D．將杠桿的支點(diǎn)改到O'（如圖乙），不能完成實(shí)驗探究11．（2023?寶應(yīng)縣二模）小明用如圖所示裝置做“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗。（1）安裝好裝置后，杠桿位置如圖甲所示，此時杠桿（平衡/不平衡），為使其在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向調(diào)節(jié)。（2）如圖乙所示，杠桿調(diào)節(jié)平衡后，在A處懸掛3個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，如果在B處施加一個拉力使杠桿在水平位置再次平衡，拉力最小時，大小為N。（3）得到實(shí)驗結(jié)論后，利用圖丙所示裝置，輕質(zhì)杠桿可繞O轉(zhuǎn)動，A點(diǎn)懸掛一重物M，B點(diǎn)受到電子測力計豎直向上的拉力F，杠桿水平靜止。保持F方向不變，F(xiàn)的力臂記為L，改變B點(diǎn)位置，F(xiàn)與的關(guān)系圖像為圖丁中的①；若將M從A移至P，再重復(fù)上述步驟，上述關(guān)系圖像應(yīng)為圖丁中的（選填“①”或“②”或“③”或“④”）。12．（2023?封丘縣二模）實(shí)驗小組在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗，所用鉤碼重均為0.5N。（1）實(shí)驗前，發(fā)現(xiàn)杠桿處于如圖甲所示的狀態(tài)，此時應(yīng)將杠桿的平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，其目的是為了消除杠桿自重對實(shí)驗的影響及便于。（2）調(diào)節(jié)好杠桿，第1次實(shí)驗時，在其左右兩端添加鉤碼，此時杠桿的狀態(tài)如圖乙所示，為了使杠桿重新平衡在水平位置，在不添加鉤碼的情況下，最簡單的操作是。（3）改變鉤碼數(shù)及懸掛位置重復(fù)實(shí)驗，記錄數(shù)據(jù)如下表，分析實(shí)驗數(shù)據(jù)可得出杠桿的平衡條件：（用式子表示）。實(shí)驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂點(diǎn)l2/m1230.11.50.232.50.330.25（4）同學(xué)們討論交流后，添加容積為100mL的空小桶、刻度尺測量某液體的密度。如圖丙所示，將空小桶懸掛在A點(diǎn)，鉤碼懸掛在B點(diǎn)，杠桿再次在水平位置平衡，測得OA為10cm，OB為20cm，則空桶重為N，然后往空小桶內(nèi)注滿液體，兩節(jié)鉤碼到C點(diǎn)時，杠桿在水平位置重新平衡，測得OC為42cm，則液體的密度為kg/m3。13．（2023?海拉爾區(qū)模擬）某同學(xué)利用如圖所示的杠桿，來探究動力大小與動力臂的關(guān)系。（1）杠桿靜止在如圖甲所示的位置，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向調(diào)節(jié)；（2）實(shí)驗測量時，總保持杠桿在水平位置平衡，目的是便于測量；（3）重物的位置不變，多次改變動力臂，記錄數(shù)據(jù)，畫出圖丙所示的動力隨動力臂變化的圖象，則杠桿左端所掛重物的重力大小是N（杠桿上每一小格長度為1cm）；（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)圖中每次描出的點(diǎn)與兩坐標(biāo)軸圍成的矩形面積總相等，原因是的