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小华探究杠杆平衡条件时,进行了如下操作: (1)实验前小华发现杠杆静止时处于如图...

小华探究杠杆平衡条件时,进行了如下操作:

(1)实验前小华发现杠杆静止时处于如图甲所示的状态,此时杠杆处于______状态(选填“平衡”或“非平衡”);调节平衡螺母,使杠杆水平平衡,这样做的目的是______

(2)如图乙所示,小华在A点挂2个钩码,B点挂4个钩码,刚好使杠杆水平位置平衡,记录实验数据。接着他将A点和B点下方的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆此时会______(选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持平衡”),调整并记录实验数据。

(3)小华多次改变挂在支点O两侧钩码的数量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂和阻力、阻力臂的数据,其目的是______(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。

(4)得到的部分数据如下表:

实验序号

动力F1/N

动力臂L1/cm

阻力F2/N

阻力臂L2/cm

1

1

4

2

2

2

2

3

3

2

3

1.5

4

2

3

4

1

4

1

4

 

根据以上数据得出杠杆的平衡条件是______

(拓展)若图丙中弹簧测力计读数F12.4 N,则拉力与水平方向的夹角为______。(每个钩码重0.5 N

(补充设问)(5)数据中有一次动力臂与阻力臂相等,这类杠杆是______杠杆。此类杠杆应用有______(请举一例)。

(6)小华在完成规定实验得出杠杆的平衡条件后,他想进一步研究,如果杠杆受到F2F3两个阻力,结果会怎样?通过实验,他们得到了如图丁所示的结果,

根据这个结果,可以初步得出,在这种情况下杠杆的平衡条件为:F1L1______。(F1F2F3的力臂分别为L1L2L3

(7)有的同学做完实验后得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符,原因是实验过程中______(填字母)。

A.没有改变力的大小

B.没有改变力的方向

C.没有改变力的作用点

D.实验次数较少,结论具有偶然性

 

平衡 便于测量力臂的长度 左端下沉 寻找普遍规律 动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2) 30° 等臂 天平 F2L2+F3L3 B 【解析】 (1)如图甲所示的杠杆是静止的,杠杆处于平衡状态;使杠杆水平平衡的目的是便于测量力臂的长度;(2)若A、B两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格,则左侧2G×3L=6GL,右侧4G×L=4GL,因为6GL>4GL 杠杆不能平衡,左端下沉;(3)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过多组实验数据总结实验结论,使实验结论具有普遍性,避免偶然性;(4)表中每组数据动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积相等,所以杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂。【拓展】图丙中动力×动力臂=1.5 N×4L,设倾斜拉时阻力臂为x,则2.4 N×x=6L,解得x=2.5L,由sinθ==得θ=30°。【补充设问】(6)设一个钩码的重力为G,杠杆一个格的长度为L,根据杠杆平衡条件可知,杠杆左侧F1L1=4G×2L=8GL,杠杆右侧F2L2+F3L3=2G×L+2G×3L=8GL;即F1L1=F2L2+F3L3;(7)“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的,也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向,选项A、C、D错误,故选B。  
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考点分析:
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小华在探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码重均为0.5 N,杠杆上相邻刻度线间的距离相等。

(1)小华在杠杆两端挂上不同数量的钩码,使杠杆在水平位置平衡,得到的数据如下表所示:

实验

次数

动力

F1/N

动力臂

L1/cm

阻力

F2/N

阻力臂

L2/cm

1

0.5

10

1

5

2

1

3

5

15

3

2

15

1.5

20

4

1.5

10

3

5

 

实验数据中有一次是错误的,则错误数据的实验次数是第______次,错误的原因可能是______。分析数据可知杠杆的平衡条件是______

(2)小华在A点挂4个钩码,如图甲所示要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;当杠杆平衡后,将AB两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆的______(选填“左”或“右”)端将下沉。

(3)小明想利用杠杆测量某金属块的密度,于是做了以下实验:

A.将金属块悬挂在B点,在A点悬挂2个钩码时,杠杆在水平位置平衡,此时金属块的质量为______kg

B.将金属块完全浸没在水中,将A点所挂钩码向右移动一格后杠杆再次平衡,此时金属块受到的浮力为______N

C.计算出金属块的体积为______ cm3,金属块的密度为______kg/m3

(4)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行了探究,发现在杠杆右端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,你认为不相符的原因是______

 

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某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。

实验次数

1

2

3

钩码重G/N

4

4

6

钩码上升高度h/m

0.1

0.1

0.1

绳端拉力F/N

1.8

1.6

1.8

绳端移动距离s/m

0.3

0.4

 

机械效率η

74.1%

62.5%

 

 

(1)实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计。应该在测力计______(选填“静止”或“运动”)时读取拉力大小。

(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用______(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。

(3)小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中绳端移动距离s漏记,但仍可计算出第3次的机械效率为______

(4)通过第2次和第3次的实验数据分析可得出结论:使用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,滑轮组的机械效率______(选填“越高”“不变”或“越低”)。

(拓展)已知图中每个滑轮的重均为1 N,第1次实验中拉力克服摩擦和绳重所做的额外功为______J

(补充设问)(5)若某同学在实验时没有竖直拉动弹簧测力计,则所测得的滑轮组机械效率与正确操作实验相比将______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

(6)用同一滑轮组匀速提升和匀速放下同一物体时,拉力大小是否一样呢?______,原因是:______

 

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某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中,实验装置如图所示,不计绳重及摩擦。

(1)经过多次实验得到数据如下表所示:

实验次数

实验装置

钩码重G/N

钩码上升的高度h/m

绳端拉力F/N

绳端移动的距离s/m

机械效率η

1

4

0.1

2.7

0.2

74%

2

4

0.1

1.8

0.3

74%

3

8

0.1

3.2

0.3

83%

4

8

0.1

2.5

0.4

80%

 

①比较______两次实验数据可得出结论: 使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。(填实验次数的序号)

②通过比较______两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越重,滑轮组机械效率越高。(填实验次数的序号)

③通过比较34两次实验数据可得出结论:______

④若不考虑摩擦力,第1次实验中使用的动滑轮的重力为______N

⑤第3次实验过程中,钩码上升0.1 m所用的时间为2 s,则拉力做功的功率为______W

(2)小明发现实验过程中弹簧测力计的示数不稳定,于是他建议在弹簧测力计静止时读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“错误”),原因是:______

 

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某实验小组的同学在“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验中,将两端开口的玻璃管一端扎上橡皮膜,竖直插入水或盐水的不同深度处,观察到橡皮膜分别向上凸起,实验现象如图1abc所示。

(1)根据实验现象,实验小组的同学提出以下猜想。

①根据图1bc,小组同学一致认为:液体内部压强可能与______有关。

②根据图1ab,小组同学产生了不同的观点:小红认为液体内部某点压强可能与距离液面的高度h有关,小李则认为液体内部某点的压强可能与距离容器底部的高度d有关。

(2)为了验证猜想,小组同学接着将一端扎有橡皮膜的玻璃管分别竖直插入甲、乙两种不同液体中(ρρ),并设法改变hd,通过在玻璃管中加入适量的水,使橡皮膜在液体的不同位置处都能保持平整,如图2所示。然后通过测量玻璃管中所加水的质量和玻璃管的底面积,求得橡皮膜所受的液体压强p,并将实验有关数据分别记录在表一、表二中。

表一 液体甲

表二 液体乙

实验序号

h/cm

d/cm

p/×103 Pa

实验序号

h/cm

d/cm

p/×103 Pa

 

1

5

15

0.4

6

5

15

0.6

 

2

10

10

0.8

7

10

10

1.2

 

3

15

5

1.2

8

15

5

1.8

 

4

20

5

1.6

9

20

5

2.4

 

5

30

5

2.4

10

30

5

3.6

 

 

①分析比较实验序号16(或27,或38,或49,或510)的数据及相关条件,得出的初步结论是:当距离液面的高度h相同,距离容器底部的高度d相同时,______

②小红分析实验序号345(或8910)的数据及相关条件,得到的初步结论是:同种液体内部,当距离容器底部的高度d相同时,______;小李同学分析实验序号123(或678)的数据及相关条件。得到的初步结论是:同种液体内部压强p与距离容器底部的高度d成反比。对于小红和小李的结论,你认为结论错误的是______的(选填“小红”或“小李”),理由是______

(拓展)由表中数据可知液体乙的密度ρ______kg/m3

 

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在“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验中,某同学进行了如下猜想:

猜想一:液体内部压强大小可能与液体深度有关

猜想二:液体内部压强大小可能与容器形状有关

猜想三:液体内部压强大小可能与液体密度有关

猜想四:液体内部压强大小可能与方向有关

该同学利用压强计和相关器材进行探究,实验中利用压强计U形管两侧液面高度差Δh反映液体压强的大小,相关数据和现象如下表所示。

次数

1

2

3

4

液体种类

盐水

深度h/cm

5

10

15

10

探头方向

向上

向上

向上

向上

U形管两侧液面高度差Δh/cm

2.5

5

7.5

6.5

 

(1)比较第123三次实验,液体种类______,探头方向______,深度______(前3空均选填“相同”或“不同”),所以验证的是猜想______;分析数据可知当深度增大为原来的2倍时,U形管两侧液面高度差Δh也增大为原来的2倍,由此得出的结论是:在其他条件相同时,液体内部的压强______

(2)要验证猜想三,应控制其他物理量不变,只改变______,观察U形管两侧液面高度差Δh,所以可以通过第______两次实验探究。

(3)在进行完第2次实验后,若要验证猜想四,应控制______不变,改变______,观察U形管两侧液面高度差Δh

(4)实验中所用盐水的密度为______kg/m3

 

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