2024年中考物理實(shí)驗(yàn)(全國版)：探究杠桿的平衡條件（原卷版）

實(shí)驗(yàn)15探究杠桿的平衡條件

基礎(chǔ)考點(diǎn)梳理

1.實(shí)驗(yàn)裝置圖

2.實(shí)驗(yàn)前

(1)杠桿狀態(tài)的判斷：_____________________________________________

(2)選中點(diǎn)作杠桿支點(diǎn)的目的：________________________________________________

(3)平衡螺母的作用及調(diào)節(jié)方法：_______________________________________________________

(4)調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的：_________________________________________________

3.實(shí)驗(yàn)操作

(1)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)杠桿水平平衡的目的：______________________________________

4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

(1)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題

a.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，計(jì)算出的結(jié)果不符合杠桿平衡條件，.

實(shí)驗(yàn)序號(hào)動(dòng)力Fi/N動(dòng)力臂li/m阻力F2/N阻力臂l2/m

13.80.153.00.10

b.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，得出杠桿平衡條件應(yīng)為F1=F2,11=12的錯(cuò)誤結(jié)論，原因是.

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

Fi/Nli/cmF2/Nh/cm

12323

23333

34343

(2)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：________________________________________________________

5.多次實(shí)驗(yàn)的目的：_____________________________________________

6.杠桿平衡條件的應(yīng)用(根據(jù)F111=F212)

(1)要使杠桿達(dá)到平衡狀態(tài)，判斷另一端鉤碼的數(shù)量或需要移動(dòng)的位置.

(2)杠桿平衡時(shí)，在杠桿兩邊同時(shí)加減相同的鉤碼或?qū)蛇叺你^碼移動(dòng)相同的距離，判斷杠桿向哪端傾斜.

7.實(shí)驗(yàn)時(shí)將一端的鉤碼換成彈簧測(cè)力計(jì)(如圖)

(1)優(yōu)點(diǎn)：能直接測(cè)量出拉力的大小，實(shí)驗(yàn)操作更方便.

(2)操作注意事項(xiàng)

①實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)該沿豎直方向拉杠桿，沿豎直方向拉的目的是方便讀出或測(cè)出力臂的大小.斜拉也

可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模橇Ρ鄣拇笮〔缓脺y(cè)量.

②

(3)保持鉤碼的數(shù)量和位置不變，彈簧測(cè)力計(jì)豎直拉與傾斜拉的相關(guān)判斷

①如果只將彈簧測(cè)力計(jì)從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大，這是因?yàn)槔Φ牧Ρ圩?/p>

小，如圖中h<L.

②豎直向下拉時(shí)，拉力最小.

③不管豎直拉還是傾斜拉，拉力與其力臂的乘積不變.

8.實(shí)驗(yàn)結(jié)論拓展：杠桿在兩個(gè)力的作用下平衡時(shí)，F(xiàn)ili=F2l2,此時(shí)動(dòng)力作用的效果與阻力作用的效果互相

抵消.如果杠桿受到動(dòng)力Fi、F?和阻力F3三個(gè)力的作用，杠桿的平衡條件是

典型例題賞析

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件：動(dòng)力X動(dòng)力臂=阻力X阻力臂(Flh=F2b)

1.在做“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)時(shí).

(1)將裝置放在水平桌面上，靜止時(shí)如圖甲所不，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向(選

填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，這樣操作是為了.

要點(diǎn)1.平衡螺母的調(diào)節(jié)：實(shí)驗(yàn)前杠桿左高左調(diào)，右高右調(diào)，實(shí)驗(yàn)過程中不能調(diào)節(jié)平衡螺母.

(2)小明掛上鉤碼并調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，在下表中記錄數(shù)據(jù)，然后改變鉤碼的和

鉤碼的位置重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，其目的是.第1、2次杠桿平衡時(shí)的數(shù)據(jù)已填入下表,

圖乙是第3次杠桿平衡時(shí)的情景，此次杠桿右側(cè)的阻力和阻力臂的數(shù)據(jù)為—、為_____.

實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力Fi/N動(dòng)力臂h/m阻力F2/N阻力臂h/m

12.50.220.25

220.151.50.2

31.50.1①②

要點(diǎn)2.結(jié)論普遍性的操作：應(yīng)多次改變動(dòng)力或阻力的大小、作用點(diǎn)（位置）、方向.

（3）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可歸納出杠桿的平衡條件：.

（4）（科學(xué)推理）（2022安徽）第3次實(shí)驗(yàn)后，小明用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動(dòng)右側(cè)懸掛的懸線（保

持上端懸點(diǎn)不動(dòng)），如圖乙，不計(jì)摩擦，杠桿（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是

要點(diǎn)3.關(guān)鍵點(diǎn)解讀：滑輪推動(dòng)懸線實(shí)質(zhì)改變的是力的方向，沒改變力的大小，力的方向改變則力臂變小

（5）（2022宜賓）如圖丙所示，由杠桿的平衡條件可知杠桿的—（選填“左”或“右”）端會(huì)下沉；要使杠

桿重新在水平位置平衡，在不改變兩側(cè)鉤碼各自數(shù)量的前提下，僅需把左側(cè)鉤碼.

（6）（裝置改進(jìn)）（2022河南）實(shí)驗(yàn)小組對(duì)探究過程交流、討論后，按圖丁所示又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，老師肯定

了他們的做法，并指出用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉也能避免得出“動(dòng)力x支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力x支點(diǎn)到阻力

作用點(diǎn)的距離”的結(jié)論，因?yàn)檫@樣做改變了.在測(cè)量拉力F的力臂時(shí)，小組內(nèi)有不同的意見,

你認(rèn)為拉力F的力臂應(yīng)為（選填“OA”“OB”或“AB”）.

栗點(diǎn)4.將鉤碼換成彈簧測(cè)力計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：

可以連續(xù)改變拉力的方向、直接讀出力的大小.

注；力管是支點(diǎn)到力的作用線的距離.

（7）（支點(diǎn)位置對(duì)結(jié)論影響）（2021湘潭）實(shí)驗(yàn)時(shí)，不再調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿的中心位置保持在。點(diǎn)

不變，將支點(diǎn)換到0'點(diǎn)，如圖戊所示，發(fā)現(xiàn)A點(diǎn)處只掛1個(gè)鉤碼，杠桿仍然保持平衡，若每個(gè)鉤碼的重為

0.5N,則杠桿重力為N,由此可知，將杠桿支點(diǎn)設(shè)在—（選填“O”或"O"'）點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能避免杠桿

自身重力影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出.

要點(diǎn)5.杠桿的中點(diǎn)作為支點(diǎn)：使得杠桿的重心落在支點(diǎn)上，避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生影響.

（8）（寬杠桿問題）（2021陜西）如圖己是一個(gè)加寬的杠桿裝置，此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)，若只將左側(cè)的

鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn)，力臂是線段（選填“OA”“OB”或“AB”），此時(shí)杠桿（選填“仍

能”或“不能”）保持平衡.

（9）（科學(xué)論證）（2022益陽）當(dāng)貨車所載貨物重心太靠后時(shí)，貨車會(huì)翹起來，如圖庚所示，這樣容易造

成交通安全事故.若以后輪為支點(diǎn)，貨物對(duì)貨車壓力F的力臂用h表示，貨車重力G的力臂用12表示，貨

車之所以會(huì)翹起來，是因?yàn)镕hGL.（選填或“="）

2.小明利用杠桿做“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn);

（1）實(shí)驗(yàn)前，杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)如圖甲所示，此時(shí)杠桿平衡狀態(tài)（填“是”或“不是”），為

了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向調(diào)，此時(shí)調(diào)節(jié)杠桿水平位置平衡的目的

是;

（2）杠桿調(diào)平衡后，在左側(cè)A位置掛上鉤碼，且保持左側(cè)懸掛鉤碼的位置和數(shù)量不變（如乙圖），調(diào)

節(jié)右側(cè)懸掛鉤碼的數(shù)量和位置，使杠桿始終在水平位置平衡，記錄對(duì)應(yīng)的力F和力臂Li大小，繪制成圖

像如圖丙所示。圖像中每個(gè)點(diǎn)與兩坐標(biāo)軸圍成的方形面積（填“相等”或“不相等”）；

（3）將右側(cè)的鉤碼改為豎直向下拉彈簧測(cè)力計(jì)，已知每個(gè)鉤碼的重力均為0.5N,丁圖中彈簧測(cè)力計(jì)示

數(shù)為N,保持測(cè)力計(jì)在B點(diǎn)不動(dòng)，改為斜向右下方拉動(dòng)，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將（填

“變大”或“變小”或“不變”）；

（4）使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度（不考慮杠桿重心位置的變化），如圖戊所示，此過程中，彈

簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（填“變大”或“變小”或“不變”）；

（5）生活中有各種各樣的杠桿，如船槳、撬棍、老虎鉗、釣魚竿等，上述物品使用時(shí)是省力杠桿的

是_____________

3.桿秤是我國勞動(dòng)人民的一項(xiàng)發(fā)明，是各種衡器中歷史最悠久的一種。為研究桿秤的原理，物理社團(tuán)先用

刻度均勻的杠桿，探究杠桿的平衡條件

(2)如圖甲，當(dāng)杠桿水平平衡后，在A、B處掛上圖示的鉤碼，杠桿在水平位置靜止，已知A處鉤碼的

總質(zhì)量為100g,則B處鉤碼的總質(zhì)量為g；若將A處鉤碼移至C處，B處鉤碼移至D處，

則杠桿端將下沉。

(3)根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)，小宇得出了“動(dòng)力x支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力x支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”

的結(jié)論；為此，在圖甲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，曉麗進(jìn)行了圖乙實(shí)驗(yàn)：在B處施加不同方向的拉力，均使杠桿水

平靜止，發(fā)現(xiàn)拉力隨方向而改變，當(dāng)方向?yàn)闀r(shí)，拉力最小，由此可知小宇的結(jié)論是

(正確/錯(cuò)誤)的。

(4)如圖丙，桿秤有兩個(gè)提紐，向上提起提紐(a/b)時(shí)，桿秤的最大稱量值更大。

(1)實(shí)驗(yàn)前，杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)如圖甲所示，此時(shí)杠桿平衡狀態(tài)(是/不是)，為了使杠桿在

水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向調(diào)，此時(shí)調(diào)節(jié)杠桿水平位置平衡的目的是;

(2)如圖乙所示，在A點(diǎn)掛2個(gè)重力均為0.5N的鉤碼，在B點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉杠桿，使其在

水平位置平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N；

(3)豎直向下拉彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度(不考慮杠桿重心位置的變化)，如

圖丙所示，此過程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)(變大/變小/不變)；

(4)若要使圖丙狀態(tài)下的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)減小，可將彈簧測(cè)力計(jì)繞B點(diǎn)(順時(shí)針/逆時(shí)針)

方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度；

(5)如圖丁，用支點(diǎn)使一根胡蘿卜水平平衡后，沿支點(diǎn)處將胡蘿卜切分為A、B兩部分，其重力分別為

GA、GB,由杠桿原理可知GAGB(大于/小于/等于)。

5.小明用一根常見的筷子做了一些實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答以下的問題

（1）如圖甲，小明把筷子用繩子懸掛靜止后的情形，此時(shí)筷子是的（選填“平衡”或“不平

衡”），要使筷子在水平位置平衡，應(yīng)將懸掛點(diǎn)向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)水平平

衡的目的是0

（2）如圖乙，筷子在水平位置平衡，標(biāo)記支點(diǎn)的位置為O,若將筷子從O點(diǎn)折斷，設(shè)折斷后的左端和

右端的筷子的重力分別為Gi和G2,則GiG2（選填“>”、或“=”）。

（3）小明用筷子、刻度尺、杯子和水巧妙地測(cè)量小石塊的密度，實(shí)驗(yàn)過程如下。

①如圖丙所示重物懸掛在筷子A處，移動(dòng)石塊懸掛在筷子B處，此時(shí)筷子在水平位置恢復(fù)平衡，用刻度

尺分別測(cè)得OA、0B的長度為8cm和6cmo

②保持重物的懸掛點(diǎn)位置A不變，將小石塊浸沒在盛有適量水的杯中，目的是為了保證排開水的體積

（選填“大于”、“等于”或“小于”）石塊的體積；調(diào)整小石塊的懸掛點(diǎn)位置（且未與杯底、杯壁接

觸），直至在筷子C處，如圖丁所示筷子在水平位置再次平衡，用刻度尺測(cè)得0C的長度為10cm。通過

3

計(jì)算，測(cè)得石塊的密度為kg/mo

6.如圖是小凈利用刻度均勻的杠桿探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置。

丙T

（1）實(shí)驗(yàn)前沒掛鉤碼，杠桿靜止的位置如圖甲，此時(shí)杠桿處于（選填“平衡”或“不平衡”）

狀態(tài)，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將螺母向（選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)；

（2）在杠桿調(diào)整到水平位置平衡后，利用鉤碼和刻度尺測(cè)量出杠桿平衡時(shí)各個(gè)力及其力臂，測(cè)得數(shù)據(jù)如

下表：由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出杠桿的平衡條件是：;

次數(shù)

動(dòng)力Fi/N動(dòng)力臂11/cm阻力F2/N阻力臂h/cm

11.0102.05

21.550.515

32.0151.520

（3）進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)的目的是（選填正確答案標(biāo)號(hào)）；

A.取平均值減小誤差

B.歸納出物理規(guī)律

C.使每組數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確

（4）由杠桿的平衡條件可知，圖乙中杠桿的（選填“左”或“右”）端會(huì)下沉；要使杠桿重新

在水平位置平衡，在不改變兩側(cè)鉤碼各自數(shù)量的前提下，僅需把左側(cè)鉤碼;

（5）如圖丙，用同一彈簧測(cè)力計(jì)兩次掛在杠桿的同一位置用力拉（不超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程），均使杠

桿在水平位置平衡，彈簧測(cè)力計(jì)第二次的示數(shù)比第一次的示數(shù)要（選填“大”或“小”）一些;

（6）如圖丁，桿秤是我國古老的衡量工具，現(xiàn)今人們?nèi)匀辉谑褂谩８鶕?jù)杠桿平衡條件，桿秤的刻度應(yīng)是

的（選填“均勻”或“非均勻”）°

7.五一假期外出游玩，在高速路上楚杭注意到路邊指示牌，一根桿子為什么能把指示牌固定在空中？楚杭

回到學(xué)校與同學(xué)們進(jìn)行了探討，認(rèn)為指示牌可以看做一個(gè)杠桿模型，為此物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用如圖

所示裝置探究杠桿的平衡條件：

圖甲

AF1

,1p

f

圖乙圖丙

（1）實(shí)驗(yàn)前杠桿靜止時(shí)如圖甲所示，杠桿處于狀態(tài)（選填平衡或不平衡）。若要將其調(diào)整到

水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向（選填左或右）調(diào)；

（2）給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。這是為了在實(shí)驗(yàn)

時(shí),設(shè)右側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力為動(dòng)力Fi,左側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力為阻力F2；測(cè)出杠

桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂1］和阻力臂12；把F1、F2、h、12的數(shù)據(jù)填入表格中。改變動(dòng)力F1和動(dòng)力臂1!的大小，

相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力F2和阻力臂12,再做幾次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。

次數(shù)動(dòng)力Fi/N動(dòng)力臂11/m阻力臂h/m

阻力F2/N

10.50.310.15

21.50.130.05

330.11.50.2

分析表中的數(shù)據(jù)得到杠桿的平衡條件：（用F1、11、F2、12表示）

（3）由此楚杭想到當(dāng)貨車所載貨物重心太靠后時(shí)，貨車會(huì)翹起來造成交通安全事故，如圖乙所示。這是

因?yàn)橐院筝啚橹c(diǎn)，貨物對(duì)貨車壓力F的力臂用L1表示，貨車重力G的力臂用L2表示，貨車之所以會(huì)

翹起來，是因?yàn)镕LiGL2（選填“>"、"=”或。

（4）如圖丙，裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿，0為行李箱重心