图甲是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置。

1. 图甲是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置。

(1) 挂钩码前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态。

(2) 图乙是一个平衡的杠杆，此时若推动右侧钩码的悬线（如图丙），就会发现杠杆（选填“左端下沉”“仍然平衡”或“右端下沉”）。

(3) 某同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是该小组利用图丁所示的装置进行探究，在杠杆O点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为N。以弹簧测力计的拉力为动力F₁ ，钩码处绳子的拉力为阻力F₂ ，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F₁L₁总是（选填“大于”“等于”或“小于”）F₂L₂

(4) 图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此杠杆属于（选填“省力”或“费力”）杠杆。

【考点】

杠杆的平衡条件; 杠杆的分类; 探究杠杆的平衡条件实验;

【答案】

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实验探究题普通

1. 项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。

(1) 【小组讨论】液体密度计是根据判断密度大小，根据密度公式 $\text{[math]}$ ，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。

【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的，使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。杆秤的工作原理是。

(2) 【产品制作】器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。步骤：模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度；杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“”刻度（单位 $\text{[math]}$ ）。以A、B两点之间的长度为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至秤杆在水平位置平衡，秤砣应往侧移动。

(3) 为了制作出精确度更高的“密度秤”，可行的改进措施是（写出一条即可）。

实验探究题困难

2. “权衡”一词，在古代分别指秤砣和秤杆，现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。在学习杠杆相关知识后，“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究：

活动一：了解杆秤的构造及物理原理：

如图甲所示，杆秤由秤盘（放置待称量的物体）、秤砣、秤杆（标有刻度，可读取被称物体质量）、提纽组成；

(1) 参照图乙，图甲中提纽相当于杠杆的，结合“秤砣虽小压千斤”这句话，此时杆秤相当于杠杆；

(2) 活动二：自制简易杆秤：

该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中：秤砣质量为200g，A点为秤盘挂绳位置，B点为提纽挂绳位置，C点为0刻度线位置；

由图甲可知，利用该杆秤最多可称量g的物体，D点处的刻度数为g；

(3) 忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响，用 $\text{[math]}$ 表示秤砣质量， $\text{[math]}$ 表示物体和秤盘质量， $\text{[math]}$ 表示B、C之间的距离， $\text{[math]}$ 表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件，当秤砣在C点处平衡时，将满足（用上述物理量表示），由此可得，秤盘的质量为g；

(4) 若想测量质量更大的物体，你可采取的办法是（只写一条即可）。

实验探究题普通

3. 在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小明使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆，以及多个重为0.5N的钩码进行了以下操作：

(1) 不挂钩码时，杠杆在图中所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜，此时小明应向（选填“左”或“右”）调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状态；

(2) 给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F₁ ，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F₂；测出杠杆水平平衡时的动力臂 $\text{[math]}$ 和阻力臂 $\text{[math]}$ ；多次实验并把数据填入下表；

实验次数	动力F₁/N	动力臂 $\text{[math]}$ /m	阻力F₂/N	阻力臂 $\text{[math]}$ /m
1	0.5	0.2	1.0	0.1
2	1.0	0.15	1.5	0.1
3	0.1	3.0	2.0	0.15
4	2.0	0.15	1.5	0.2
…

小明分析表格中的数据发现，第次实验数据有误，剔除这一组数据后，初步得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂；

(3) 第4次实验结束后，小明撤去右侧钩码，改用弹簧测力计继续实验。如图所示，他在左侧A点悬挂三个钩码，再用弹簧测力计（未画出）在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数可能为（选填序号）。

1 2.0N ②2.5N ③3.0N ④35N

(4) 筷子是中国传统餐具，体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时，所属的杠杆类型与第次实验时的杠杆类型相同；

(5) 小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时，用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来，图为筷子稳定时的俯视图，筷子MN的重心在O^'点，此时（选填“MO^'”或“O^'N”）段更重一些；

(6) 【拓展】如图所示，小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽，将细杆分成6等份，并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”，然后在两端对称安装合适的螺母。支架（未画出）支撑在任一标记处时，都要重新调节螺母，使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为2N的物体悬挂在标记“6”处，仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800mL、重为1N的小桶，通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置，并调整小桶内的水量，可以有种方案使细杆在水平位置平衡。水的密度为1.0×10³kg/m³ ， g取10N/kg。

实验探究题普通