初中物理微专题-探究杠杆平衡条件 学案

这是一份初中物理微专题-探究杠杆平衡条件 学案，共4页。
1.杠杆平衡条件为，实验结论为定量关系，因此在实验设计中应合理设计实验步骤，对动力、阻力、动力臂、阻力臂进行测量。
2.在测量动力阻力时常采用固定质量的钩码，通过悬挂钩码的个数表示动力、阻力的大小。也可选用弹簧测力计等工具进行直接测量，但要注意力与力臂垂直。
3.在测量力臂时，为方便测量，应调节杠杆在水平位置平衡，此时悬挂钩码的动力阻力竖直向下，水平杠杆与力臂重合，可通过杠杆刻度直接得出力臂大小。
1.在设置杠杆时，将支点设置在杠杆中心位置，可平衡掉杠杆自重影响，方便得出结论。
2.使用弹簧测力计时，若力与力臂不垂直，则力臂较小测得的力较大。
3.在实验过程中要多次改变动力、阻力、动力臂、阻力臂，让实验结论具有普遍性。
1．实验台上有满足实验要求的器材：弹簧测力计1个，所受重力为1N的钩码2个，带支架的杠杆1个．杠杆上相邻刻度间距离均为0.05m，刻度线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔，可用来挂钩码或弹簧测力计，如图所示．请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“杠杆在水平位置平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积．”请写出实验步骤，画出实验数据记录表格．
2．小丽学完杠杆知识后，利用如图所示的实验装置进行了实验，装置中，圆盘可绕转轴O在竖直平面内转动，（图示中，转轴与纸面垂直）其实验过程如下：
（1）在支点O的两侧，分别挂上完全相同的钩码，调节悬挂点的位置使圆盘平衡．设B点受到的拉力为阻力，A点受到的拉力为动力．
（2）她保持阻力和阻力臂不变，将悬挂点A水平向左移动一些时，要想保持圆盘仍在原位置平衡，应增加A点悬挂钩码所受的重力；将悬挂点A水平向右移动一些时，要想保持圆盘仍在原位置平衡，应减小A点悬挂钩码所受的重力．
（3）小丽根据实验现象，有了一个新的认识，即：杠杆平衡时，如果“阻力和阻力臂不变”，动力作用点到支点的距离改变，要维持杠杆在原位置平衡，则动力大小一定改变．
请你利用如图所示的实验装置，设计实验证明，小丽的认识是错误的．
3．学习了力学知识后，小强认为：“先后作用在同一物体上的两个力，它们的大小和方向都相同，则这两个力的作用效果就相同”．现有已调平的轻质杠杆（如图所示）、钩码一盒．请你选用上述实验器材设计一个实验，说明小强的观点不正确．
要求：简述实验步骤和实验现象．
参考答案：
1．见解析所示
【详解】（1）将支架组放在水平桌面上，调节杠杆两端的平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡．
（2）在支点右侧的A孔内挂一个钩码．在支点右侧孔用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置再次平衡．钩码的重力作为阻力，挂钩码位置到支点的距离作为阻力臂．弹簧测力计的拉力作为动力，弹簧测力计拉力的作用点到支点的距离作为动力臂．记录动力和动力臂与阻力和阻力臂的数据．
（3）分别在B、C、D和E孔内挂一个钩码，在支点右侧孔（也可以在上边缘其他孔处）用弹簧测力计竖直向上拉，便杠杆在水平位置再次平衡．记录动力和动力臂与阻力和阻力臂的数据．
（4）在C孔内挂两个钩码在支点右侧孔（也可以在上边缘其他孔处）用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置再次平衡．记录动力和动力臂与阻力和阻力臂的数据．
（5）利用计算阻力与阻力臂的乘积，利用计算动力与动力臂的乘积．
实验数据记录表格（表格1分）
点睛：设计实验表格时，为了找出普遍性规律，应设计进行多次测量．
2．见解析
【详解】保持阻力和阻力臂不变，将悬挂点A竖直向上移动5cm，使动力作用点到支点的距离变大．发现在没有增减动力的情况下，圆盘仍在原位置平衡．所以，小丽的认识是错误的。
3．详见解析
【详解】根据小强的观点：先后作用在同一物体上的两个力，它们的大小和方向都相同，则这两个力的作用效果就相同，忽略了作用点这个因素．所以设计实验时可以使力的大小、方向相同，改变力的作用点．对于此题，通过在不同位置挂相同数量的钩码就可以了．此时力的大小相同，方向均是竖直向下．步骤及现象为：
[方法一] ①在支点的两侧同时挂钩码，使杠杆平衡；②只改变一侧钩码的悬挂点，杠杆失去平衡．
[方法二]将相同质量的钩码先后挂在支点的两侧，观察到两次杠杆转动方向不同．可见力的大小和方向相同，但作用点不同，作用效果也会不同．
阻力臂/m
阻力/N
动力臂/m
动力/N
/N·m
/N·m