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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...

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”)。

 

左 便于力臂的测量 不相符 改变力的方向 B 不可以 【解析】 (1)由图可知,铅笔静止后左端下沉,若想调节铅笔水平平衡,应将支点向左移动,即细线向左移动;调节铅笔水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响,同时便于力臂的测量;(2)“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的方向或阻力的方向;(3)由丁图可知,把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定,对于杠杆来说,杠杆两侧的重力不变,但是杠杆左侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,G左L左<G右L右,杠杆不能在水平位置平衡,杠杆右端下沉,故B正确;(4)功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积,功的单位是焦耳(J),杠杆平衡条件中力与力臂垂直,所以力与力臂的乘积FL /N·m不是功,所以不能把表格中F1L1/N·m单位N·m换成J.  
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考点分析:
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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___________

(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L1F1的关系图像,如图丙所示。请根据图像推算,当L10.6 m时,F1________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L2OC的长度为L3;则金属球密度的表达式为_______

 

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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

 

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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:

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)

用刻度尺测出竹筷的长度L

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

_________

(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表示)

 

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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

 

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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OA10 cmOB25 cm,利用________原理,即可求出苹果的质量为________kg(g10 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V0V1V2V3分别是量筒中水面所对应的示数,已知水的密度为ρ,苹果的密度ρ_____(用题中物理量的符号表示)

 

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