1. 用如图甲所示的装置验证杠杆平衡条件。

(1) 实验时,要先将杠杆调至水平位置平衡,这是为了便于,若杠杆侧翘起,则需将平衡螺母向右侧调;
(2) 一组实验数据如表所示,漏填的数据应为N;

序号

动力F1/N

动力臂l1/cm

阻力F2/N

阻力臂l2/cm

1

20

2

10

2

15

1.5

20


5

1

15

(3) 二组某次实验情景如甲图所示,发现要使杠杆水平位置平衡,测力计向下的拉力要超过测力计的量程,为完成实验,下列操作可行的是______; A. 向左移动钩码的悬挂点 B. 向右移动测力计的悬挂点 C. 向左移动平衡螺母 D. 向右移动平衡螺母
(4) 三组实验后还发现,动力和动力臂成反比,造成此结果的原因是实验时未改变
(5) 四组利用图乙装置估测一根非匀质金属棒的重心位置。此时金属棒在水平位置保持平衡,金属棒上A点下方的细线上悬挂一质量为m的小球,AO两点距离为l,需用天平测出,便能计算出金属棒重心到支点O的距离为;(用m、l及所测物理量符号表示)
(6) 实验完成后,小明想起,人们从地面上搬起重物时,常见的做法是直接弯腰(如图丙)或下蹲弯曲膝盖(如图丁)将重物搬起,哪种做法更好呢?下面建立模型说明这个问题。将人的脊柱简化为杠杆如图戊所示,脊柱可绕骶骨(轴)O转动,腰背部复杂肌肉的等效拉力F3作用在A点,其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变。搬箱子时的拉力F4作用在肩关节B点,在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F3方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着,改变脊柱与水平面的夹角即改变杠杆与水平面的夹角α,多次实验得出结论。

①当α角增大时,F3(选填“变大”、“变小”或“不变”);

②如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比图戊中的F3(选填“大”或“小”);

③由以上分析可得,(选填“丙”或“丁”)图中的姿势比较正确。

【考点】
杠杆的动态平衡分析; 探究杠杆的平衡条件实验;
【答案】

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2. 小明在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示,杠杆上相邻刻线间的距离相等,杠杆上每一格长5cm,每个钩码重0.5N。

(1) 在安装杠杆时,将杠杆的中心作为支点,发现杠杆在如图甲的位置静止,此时的杠杆(选填“是”或“不是”)处于平衡状态;为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)端调节。以上这两步操作的目的是为了消除对实验的影响,以及在实验时方便测量的大小;
(2) 小明按图乙进行实验后,又做了两次实验并将数据记录在下表中,分析数据可知,杠杆的平衡条件是

实验次数

动力/N

动力臂/m

阻力/N

阻力臂/m

1

1.0

0.15

1.5

0.1

2

0.5

0.2

1.0

0.1

3

3.0

0.1

2.0

0.15

(3) 杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,在B点一端的钩码如果改用弹簧测力计竖直向下拉,发现按图丙中弹簧测力计使用方式校零时往往很困难,由于弹簧测力计的弹簧和秤钩都有一定的质量,这时弹簧测力计的示数略绳子受到的实际拉力(选填“大于”或“小于”),为了在竖直向下方向校零,一种方法是取两个弹簧测力计先竖直方向校零后,如丙图右侧所示竖直放置,秤钩对钩,在竖直方向拉到某一数值,这时只要移动弹簧测力计(甲/乙)的指针,使其示数与另一弹簧测力计相等即可完成校零;当使用校对过的弹簧测力计从竖直向下改为斜向下拉时,如果要再次使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将。(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4) 保持图丙中左边钩码的个数和位置不变,在右端用弹簧测力计竖直向下拉杠杆。弹簧测力计从B点向远离支点O移动过程中,杠杆始终保持水平平衡,大致可以反映拉力F的大小随它的力臂l变化的关系的是:______。 A. B. C. D.
实验探究题 普通