学习了杠杆知识后,小明利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件。他所选择的器材有:铅笔、橡皮若干(每块橡皮质量为10 g)、细线、刻度尺等。
(1)他将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,若想调节铅笔水平平衡,他应将细线向________(选填“左”或“右”)移动。调节铅笔水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响,在实验测量时还有一个优点,请你写出_______。
(2)调节铅笔水平平衡后,他用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧,如图乙所示。他所测数据记录在下表中:
动力F1/N | 动力臂L1/m | 阻力F2/N | 阻力臂L2/m | F1L1/N·m | F2L2/N·m |
0.2 | 0.02 | 0.1 | 0.04 | 0.004 | 0.004 |
记录数据后,同桌的小亮按现有方案得出如下结论:“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________(选填“相符”或“不相符”)。为了进一步完善实验,得出普遍规律,小明接下来的做法应该是____。
(3)在实验过程中,铅笔水平平衡后(如图乙),小明不小心将前端细长的铅笔芯弄断了(如图丙),他立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线下方固定(如图丁),则松手后铅笔____。
A. 左端下沉 B. 右端下沉 C. 仍然水平平衡
(4)学习了功的知识后,小明回看之前杠杆记录的数据,他想能否将表格中F1L1/N·m单位N·m换成J,根据功的定义,你觉得可以换吗?________(选填“可以”或“不可以”)。
小明利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。
(1)实验前,杠杆如图甲所示,可将杠杆右端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节,才能使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆平衡后,如图乙所示,他在杠杆B点挂3个相同的钩码,可在杠杆的D点挂____个相同的钩码,才能使杠杆重新在水平位置平衡。
(3)如图乙所示,若用弹簧测力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为___________。
丙
(4)保持B点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂L1和动力F1的数据,绘制了L1-F1的关系图像,如图丙所示。请根据图像推算,当L1为0.6 m时,F1为________N。
(拓展)完成实验后小明还想根据杠杆平衡原理测定实心金属球的密度(如图丁所示),杠杆的重力忽略不计。
首先将金属球挂在杠杆A端,将钩码悬挂在B点,杠杆在水平位置平衡;再将金属球完全浸没在水中,此时将钩码移动到C点,杠杆仍然在水平位置平衡;用刻度尺测量BO的长度L1;用刻度尺测出OA的长度为L2,OC的长度为L3;则金属球密度的表达式为_______。
丁
在学完密度知识后,小强想利用天平和量筒测量粉笔的密度。
(1)小强将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端________处,发现指针在分度盘中线的右侧,他应将平衡螺母向________ (选填 “左”或“右”)调节,直至天平橫梁平衡。
(2)他找来几根粉笔头,用天平测量它们的质量,天平平衡时盘中的砝码和游码对应的位置如图甲所示,这些粉笔头的质量是________g。
(3)他将适量水倒入量筒中,读出水的体积,将这些粉笔头放入量筒中,发现它们先是漂浮并冒出气泡,然后慢慢下沉继续冒出气泡。老师告诉他这是由于粉笔疏松多孔并具有吸水性造成的,如果用这种方法测量粉笔头体积,会导致密度的测量结果________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)为了更加准确的测出粉笔头的体积,他把所有吸饱水的粉笔取出,放入装有25 mL水的量筒中,液面对应的示数如图乙所示,粉笔头的体积是________cm3 ,粉笔的密度为ρ粉笔=________g/cm3。
小明自制土密度计并测定盐水的密度。实验器材:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。
(1)实验步骤:
①在竹筷的一端缠上适量细铅丝、制成土密度计(细铅丝图中未画出);
②用刻度尺测出竹筷的长度L;
③把土密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出水面上竹筷的长度h1;
④_________。
(2)请在图中画出竹筷A静止时的受力示意图。________
(3)竹筷一端缠上铅丝,是为了___________。
(4)密度计是利用漂浮原理工作的,被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积_____(选填“越小”或“越大”)。所以密度计的刻度越往下液体密度越________(选填“小”或“大”)。
(5)被测盐水的密度表达式:ρ盐水=________。(不计铅丝体积,水的密度用ρ水表示)
小明想测量一个正方体物块的密度,进行了如下实验。
压力/N | 1 | 2 | 3 | 4 |
长度/cm | 9 | 8 | 7 | 6 |
压缩量/cm | 1 | 2 | 3 | 4 |
(1)现有一根弹簧长度为10 cm,重为0.1 N,利用弹簧进行了如下的实验。将弹簧水平放置,当受到水平方向上不同压力时,长度变化如表所示:通过上面表格中的数据,可以得出结论:_____________。
(2)如图所示,将该弹簧竖直固定在底面积为150 cm2圆柱形容器底部,这时弹簧的长度应为________;再将正方体物块下表面与该弹簧相连,且不与容器壁接触,弹簧的长度缩短为1.9 cm,则木块的重力为________N。
(3)现向容器内部倒入水,当物块有的体积露出水面时,弹簧的长度又恢复到(2)的初始长度,此时物块受到的浮力为________N,物块的密度为________g/cm3。
(拓展)现继续向容器内倒入0.2 kg的水后(水不溢出),容器底部所受水的压强为__Pa。
海涛学习了密度的相关知识后,想利用身边的工具来测量一个苹果的密度,设计了如图1所示的装置。
(1)在一根轻质均匀木棍的左方A点系一个矿泉水瓶,矿泉水瓶内装有550 mL的水(木棍及矿泉水瓶的质量均忽略不计);在轻质木棍的右端B点系一个苹果,轻质木棍恰好处于水平位置,用刻度尺测出OA=10 cm,OB=25 cm,利用________原理,即可求出苹果的质量为________kg。(g取10 N/kg)
(2)用细铁丝使苹果浸没在装满水的小桶中,用质量可忽略不计的薄塑料杯收集溢出的水,测得溢出水的质量为234 g,则苹果的体积为________cm3,苹果的密度为___g/cm3(保留两位小数)。
(3)若矿泉水瓶的质量不可忽略,则测得苹果的密度比实际的密度偏_______。
(拓展)海涛将这个苹果带到实验室,切开后利用铝块、细线、量筒和适量的水来测量其密度。如图2所示的四幅图是海涛正确测量过程的示意图。图中V0、V1、V2、V3分别是量筒中水面所对应的示数,已知水的密度为ρ水,苹果的密度ρ′=_____。(用题中物理量的符号表示)