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  4. 杠杆的平衡条件

某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验进行了如下实验步骤.a.把杠杆的中点支在支架上;b.把钩码挂在杠杆的两边,改变钩码的位置使杠杆水平平衡;c.记下两边的钩码的重,用

一、题文

某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验进行了如下实验步骤.
a.把杠杆的中点支在支架上;
b.把钩码挂在杠杆的两边,改变钩码的位置使杠杆水平平衡;
c.记下两边的钩码的重,用尺量出它们的力臂,记下实验数据;
d.改变力和力臂数值,做三次实验.e.求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂数值.
(1 )请你指出该同学在_________ 步操作之前漏掉了一个重要步骤,这个步骤是______________________________.
(2)如果实验中所用钩码的质量都相等,如果在如图甲图示,杠杆的B处应该挂____________个钩码,才能使杠杆在水平位置平衡.
(3 )如果在C 点改用弹簧测力计拉,也使杠杆平衡,应竖直向_________ 拉.
(4)如果如图乙图示把弹簧测力计斜拉,且拉环固定在支架上,水平平衡时弹簧测力计示数比步骤(3)中的____________。如果此时在A点的钩码下方再挂一个钩码,为了再次使杠杆平衡,且弹簧测力计示数不变,应将悬点向_______移动.

考点提示:杠杆的平衡条件

二、答案

(1 )b ,调节杠杆使其在水平位置平衡  
(2 )4  
(3 )上  
(4 )大,上

三、考点梳理

知名教师分析,《某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验进行了如下实验步骤.a.把杠杆的中点支在支架上;b.把钩码挂在杠杆的两边,改变钩码的位置使杠杆水平平衡;c.记下两边的钩码的重,用》这道题主要考你对 杠杆的平衡条件 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:杠杆的平衡条件

考点名称:杠杆的平衡条件
  • 杠杆的平衡条件:
    动力×动力臂=阻力×阻力臂。

    在杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之几。

  • 利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:
    (1)确定杠杆支点的位置。
    (2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图。
    (3)确定每个力的力臂。
    (4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。

    例:如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO= 2OB。固定D点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=____N的力,在图上画出此时力F的方向。

    解析:要想得到施加在A点的最小力,就要找到最大力臂,由图可知,最大力臂应是OA,故过A点作们的垂线,方向斜向下即为最小力。据杠杆平衡条件得:F·OA=G·OB,代入数值为F×2OB=40N×OB,解方程得F=20N。
    答案:20   力F的方向如图


    实验法探究杠杆平衡条件:
        实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置上平衡,目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响。当杠杆水平平衡时,O点距悬挂钩码处的距离便是力臂,而且可用杠杆上的“格数”代替力臂大小。

    例:我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验。
    (1)实验没有挂钩码时,若杠杆左端下倾,则应将右端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。实验前使杠杆水平平衡的目的是____.
    (2)实验中,用图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式(    )
    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
    (3)图中,不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置,保持左侧第____格的钩码不动,将左侧另外两个钩码改挂到它的下方,杠杆仍可以水平平衡。

    解析:(1)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,目的是方便地测量力臂。调节方法是将平衡螺母向杠杆偏高的一端调,即哪端轻向哪端调。
    (2)探究杠杆平衡条件时,用的力和力臂数目过多,每个力都会给杠杆转动带来影响,给探究过程带来麻烦。
    (3)根据杠杆平衡条件,即,所以l1=2(格)。

    答案:(1)右方便地测量力臂(2)D(3)2

    利用杠杆平衡条件求最小力的方法:
        由公式可知,当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。当动力臂最长时,动力最小。要求最小动力,必须先画出最大动力臂。
    1.寻找最大动力臂的方法
    (1)当动力作用点确定后,支点到动力作用点的线段即为最大动力臂;
    (2)动力作用点没有规定时,应看杠杆上哪一点离支点最远,则这一点到支点的距离即为最大动力臂。
    2.作最小动力的方法
    (1)找到最大动力臂后,过作用点作动力臂的垂线;
    (2)根据实际,动力能使杠杆沿阻力作用的反方向转动,从而确定动力的方向。

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