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 , 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)。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)。
【考点】
杠杆的平衡条件; 探究杠杆的平衡条件实验;
【答案】

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实验探究题 困难
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1.  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和阻力臂;多次实验并把数据填入下表;

实验次数

动力F1/N

动力臂/m

阻力F2/N

阻力臂/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
2.  实验小组通过探究杠杆的平衡条件,来解释桔槔的使用原理。

(1) 实验前,杠杆水平静止如图甲所示,此时杠杆处于状态(选填“平衡”或“非平衡”)。将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆保持水平位置静止(选填“仍能”或“不能”);
(2) 调节杠杆水平平衡,进行多次实验,数据记录如下表:

次数

动力F1/N

动力臂l1/cm

阻力F2/N

阻力臂l2/cm

1

2

12.0

1

24.0

2

2

5.0

1

10.0

3

3

10.0

2

15.0

4

3

12.0

3

18.0

①分析表中的数据,归纳出杠杆的平衡条件是(用表格中的字母表示)。多次实验的目的是(选填“A”或“B”);

A.寻找普遍规律 B.减小实验误差

②如图乙,此时在右侧钩码下端加挂一个钩码,杠杆会(选填“左端下沉”或“右端下沉”);

(3) 桔槔是我国古代的取水工具,如图甲,在井边竖一根树杈,架上一根横木,横木的一端绑上大石块,另一端系绳和水桶,简化图如图乙。若水桶盛满水后,为减小人向上提水的拉力,根据杠杆的平衡条件,可以(选填“增大”或“减小”)石块的质量或向(选填“左”或“右”)移动杠杆的支点;
(4) 图丙为桔棒在水平位置平衡的模型图,A处所吊水和水桶的总质量为m1 , O处为支点,杠杆的质量为m0 , 重心在C处,B处所挂石块的质量为m2 , AO=l1 , OC=l0 , OB=l2。请写出的表达式,l2=(用字母m0、m1、m2、l0、l1表示)。
实验探究题 普通