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1、初三物理学科精讲精练杠杆实验及计算知识点：一、定义:在力的作用下绕某一固定点转动的硬棒叫杠杆。二、1、五要素：2、作图支点“O”：杠杆绕着转动的固定点动力”F1”：使杠杆转动的力阻力”F2”：阻碍杠杆转动的力动力臂”l1”：从支点到动力作用线的距离阻力臂”l2”：从支点到阻力作用线的距离三、实验1、器材：杠杆、钩码、弹簧测力计2、步骤：改变钩码的数量和位置及弹簧测力计的位置多次测量。3、注意事项调平衡：方法：调节平衡螺母（哪儿高往哪儿转）目的：重力的作用线过点 O，消除杠杆自身重力的影响结论：=弹簧测力计与杠杆垂直目的：方便直接读出力臂大小。例题：（2017 秋建邺区校级月考）小明在“探究杠杆
2、的平衡条件”实验中，所有的器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。找支点 O常见杠杆作图画力的作用线（虚线）。已知力做力臂已知力臂作力常见步骤：画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）标力臂（大括号）注意：三种力臂的画法（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，发现杠杆左端偏高，应向端调节平衡螺母，使杠杆水平平衡；实验中，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量。（2）实验过程中，将钩码悬挂于图甲中 A 点，保持阻力、阻力臂不变，在支点 O 右侧不同位置，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力（动力），使杠杆水平平衡，测出每一组动力臂 L1和对应的动力 F1，并
3、记 录在表中。请根据表中数据，在坐标系中绘制出 L1与 F1的图象；根据图象中实验数据可知，当 L1为 0.6m时，F1为N。（3）实验中小明得出结论：杠杆平衡条件是 动力动力臂=阻力阻力臂；同组的小华认为还可以得出结论：杠杆平衡条件是 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。你支持结论（小明/小华），并设计实验步骤反驳另一学生的结论。次数动力 F1/N动力臂 L1/m10.750.4021.00.3031.50.2042.00.1553.00.10（4）学以致用从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图乙）把它搬起来，哪 种方法好呢？下面就建立模型
4、说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O 转 动，腰背部复杂肌肉的等效拉力 F1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 子拉力F2作用在肩关节 B 点，在 B 点挂一重物代替箱子。用测力计沿 F1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可改变杠杆与水平面的夹角，多次实验得出结论。（a）当 角增大时，L2（变大/不变/变小），F1（变大/不变/变小）。（b）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丙图中 F1要（大/小）。（c）对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以下分析可得，（甲/乙
5、）图中的姿势比较正确。【解答】解：（1）杠杆左端高，说明杠杆的重心在支点右侧，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，使杠杆在水平位置平衡；因为重力的方向是竖直向下的，杠杆只有在水平位置平衡时，支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上，也就是正好等于相应杠杆的长，这样测量起来会比较方便，实验中，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量力臂。（2）根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来，如图所示：由题意可知，阻力与阻力臂的乘积保持不变，根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2=F1L1=0.75N0.40m=0.3Nm；所以，当 L
6、1为 0.6m 时，则 F1=?2?2=0.3?=0.5N；10.6（3）杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆上，此时动力臂和阻力臂都在杠杆上，“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”成立；当动力和阻力不垂直作用在杠杆上，动力臂和阻力臂小于支点和作用点之间的距离，“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”不成立。故小明的观点正确；当取下一侧的钩码，用测力计斜拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，测出此力的力臂，记下测力计的示数，此时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，故小华的观点错误；（4）（a）如图为杠杆示意图：由图可知：当 角增大时，
7、力臂 L2变小；由于拉力 F1的方向与脊柱夹角始终为 12，且 OA 这段距离不变，则 O 点到 F1作用线的距离不变，即动力臂不变，阻力为箱子的重力不变，根据杠杆平衡条件可知，F1变小；（b）如果考虑到人上半身的重力，由于上半身的重力会阻碍杠杆的转动，根据杠杆平衡条件可知：实际拉力将变大；（c）比较甲、乙两种姿势可知：甲的支点太高，在搬起物体时，阻力臂减小得慢，则腰背部复杂肌肉的等效拉力 F1要比较长时间的使用较大的力，所以甲姿势不正确，乙姿势比较正确。故答案为：（1）左；力臂；（2）如上图；0.5；（3）小明；取下一侧的钩码，用测力计斜拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，测出此力的力臂，记下测力
8、计的示数，此时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；（4）（a）变小；变小；（b）大；（c）乙。练练习：1（2016 秋南京校级月考）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）小华同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于（选填“平衡”或“不平衡”）状态。为了使杠杆在水平位置平衡，此时应向调节平衡螺母，这样做的好处是。（2）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为 F1=6N、l1=20cm、F2=4N 和 l2=30cm该同学根据这些数据能否得出探究结论？，理由是：。（3）如果利用如图乙所示装置进行实验，每个钩码重 0.5N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数
9、应为N 如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数（选填“变大”“不变”或“变小”）。（4）某次实验中，用如图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是以下哪种原因（选填字母）A一个人无法独立操作B需要使用太多的钩码C力臂与杠杆不重合D力和力臂数目过多（5）在探究实验中部分同学们还得出这样的结论：只要满足“动力动力作用点到支点的距离=阻力阻力作用点到支点的距离”，杠杆就平衡。a、你认为这个结论是的。（选填“正确”或“错误”）b、如何用图丁的装置来验证你的观点？答：。（6）某同
10、学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；如图戊所示，将质量为 M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，向（选填“左”或“右”）移动刻度尺，直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡。记录物体悬挂点到支座的距离 L1和刻度尺的到支座的距离 L2；根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量 m=（用题目中所给物理量表示）。【解答】解：（1）杠杆停在如图甲所示的位置，保持静止状态，杠杆处于平衡状态；要使杠杆在水平位置处于平衡状态，平衡螺母向上翘的左端移动；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便
11、于直接从杠杆上测量力臂；（2）只进行了一次实验，只测出一组实验数据，根据一次实验数据得出的结论不具有普遍性，实验结论不可靠；（3）设一格的长度为 L，杠杆在水平位置平衡，则力 F1的方向应竖直向上，由 F1L1=F2L2得，0.5N36L=F14L，解得，F1=2.25N；从乙图中可以看出，弹簧秤的作用力最长的力臂为 4L，即杠杆的长度，当力的方向发生改变时，力臂将减小，因此作用力将变大；（4）研究杠杆的平衡，需要有动力和阻力但力多了增加了难度，且不易得出结论来，故 D 正确；（5）实验时应将弹簧测力计钩在杠杆右侧的不同位置沿倾斜方向拉，使杠杆在水平位置平衡，会发现：“阻力阻力作用点到支点的距
12、离动力动力作用点到支点的距离”可判断这个结论错误；（6）由于原来处于平衡，将质量为 M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，则杠杆会左端下降，所以根据F1L1与 F2L2可知：在 F1、F2不变的条件下，需要增加 L2，L1减小，即向右移动刻度尺；根据杠杆平衡的条件动力动力臂=阻力阻力臂，可知 G1L1=GL2，即 M1gL1=mgL2，所以直尺的质量 m=?1?1。2故答案为：（1）平衡；左；便于测量力臂；（2）不能；一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论；（3）2.25；变 大；（4）D；（5）a、错误；b、保证悬挂点位置不变，将弹簧测力计斜向右下或左下拉；（6）右；重心；?1?1。22
13、（2017 秋鼓楼区校级月考）如甲图所示大桥采用双塔钢索斜拉式。将大桥一部分可抽象为如乙图所示的模型，F1为钢索的拉力，F2为桥重和车辆对桥的压力，O 为支点。如果桥塔高度降低，此钢索的拉力将（变大/变小/不变），合理的解释是。【解答】解：在图乙中过支点 O 作 F1作用线的垂线段，即 L1如图所示从图中可以看出，当降低桥塔的高度时，F1的力臂将减小，根据 F1L1=F2L2可得：F2与 L2的乘积不变，当L1减小时，F1必定增大。故答案为：变大；根据 F1L1=F2L2可得：F2与 L2的乘积不变，当 L1减小时，F1必定增大。3（2017 秋鼓楼区校级月考）在“研究杠杆平衡条件”的实验中，
14、杠杆刻度均匀，每个钩码的质量都相等。（1）实验开始前，杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将两端的平衡螺母向移动（选填“左”或“右”）。（2）调节杠杆水平平衡后，在杠杆左、右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，你认为该做法是（选填“正确”或“不正确”）的。（3）重新调节杠杆水平平衡后，在杠杆上挂了如图乙所示 2 组钩码。此时，杠杆在水平位置是否平衡：（选填“平衡”或“不平衡”）。（4）如图丙所示，若每个钩码的质量是 50g，用弹簧测力计在 B 点竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，测力计的拉力为N；若改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然在水平位
15、置平衡，则测力计的读数将（填“变大”“变小”或“不变”）。（5）利用图丙装置，只借助杠杆上的刻度线，右侧只用弹簧测力计，左侧只悬挂重物，若弹簧测力计的量程是 05N，当杠杆在水平位置平衡时，通过计算可知，悬挂的重物最重可达N。【解答】解：（1）图甲中，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向左调；（2）调节杠杆水平平衡后，在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，他们的做法是错误的，原因是：此时再调节平衡螺母，杠杆的自重会对杠杆平衡产生影响；（3）图乙中，设一格为 L，一个钩码重 G，则有 3G2L2G2L，即左边的力和力臂的乘积大于右边的力和力臂的
16、乘积，杠杆不能在水平位置平衡；（4）一个钩码的重是 G=mg=0.05kg10N/kg=0.5N，设杠杆一个小格是 L，根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2得，1.5N2L=FB3L，故 FB=1N；如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。（5）设一格为 L，重物的重力为 G，则左边最小力臂为 L，右边最大力臂为 3L，根据杠杆的平衡条件可得：GL=5N3L，解得：G=15N。故答案为：（1）左；（2）不正确；（3）不平衡；（4）1；变大；（5）15。4如图所示，将正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的
17、A 点处，OA 长度为 30cm，OB 长度为 1m，在 B点施加力 F1=30N 时，杠杆在水平位置平衡，撤去 F1，在 B 点施加力 F2时，杠杆也能在水平位置平衡。求：（1）合金块重力 G。（2）F2的大小。【解答】解：（1）在 B 点施加力 F1=30N 时，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可得 GOA=F1OB，即 GOA=F1OA，代入数据：G0.3m=30N1m，解得：G=100N；（2）可先画出新的力臂：延长力 F2的作用线，然后过支点 O 向力的作用线引垂线段 OC，即为其力臂 L2，如下图：从图中可以看出，OCB 为直角三角形，而直角三角形中 30角所对的直角边等于斜边的一半，故拉力 F2的力臂为 L2=1OB=11m=0.5m，22撤去 F1，在 B 点施加 F2时，杠杆仍能在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可得 GOA=F2L2，则 F2=?=100?0.3?=60N。20.5答：（1）合金块的受到的重力为 100N。（2）F2的大小为 60N。