13. 在“探究杠杆的平衡条件”的实验中.

(1)安装好杠杆,图甲中杠杆静止,此时杠杆处于
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A点挂3个钩码,在B处用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡后,记录
(3)为得到普遍规律,在做完(2)的实验后,还需要进行的实验是:①保持
(1)安装好杠杆,图甲中杠杆静止,此时杠杆处于
平衡
状态;为使杠杆在水平位置平衡,应适当向右
调节杠杆两端的平衡螺母.(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A点挂3个钩码,在B处用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡后,记录
弹簧测力计的示数
.保持钩码和弹簧测力计的位置不变,改变钩码的数量,重复实验.(3)为得到普遍规律,在做完(2)的实验后,还需要进行的实验是:①保持
钩码数量和位置
不变,改变弹簧测力计的位置
,重复实验;②保持钩码数量、位置以及弹簧测力计的位置
不变,改变弹簧测力计拉力的方向
,重复实验.答案
13.(1)平衡 右 (2)弹簧测力计的示数 (3)①钩码数量和位置 弹簧测力计的位置 ②钩码数量、位置以及弹簧测力计的位置 弹簧测力计拉力的方向
解析
【分析】
首先明确杠杆平衡的定义:杠杆静止或匀速转动都属于平衡状态;调节杠杆平衡时,平衡螺母需向杠杆上翘的一端调节;实验中需记录力的大小,多次实验是为了得到普遍规律,需改变不同的变量(力臂、力的方向等)。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动,图甲中杠杆静止,因此处于平衡状态;图甲中杠杆左端低、右端高,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向右(上翘的一端)调节。
(2) 图乙中,杠杆平衡后,需要记录弹簧测力计的示数(动力大小),结合已知的钩码重力(阻力)、力臂,来探究杠杆平衡条件。
(3) 为得到普遍规律,需多次实验:①保持钩码数量和位置不变,改变弹簧测力计的位置(即改变动力臂),重复实验;②保持钩码数量、位置以及弹簧测力计的位置不变,改变弹簧测力计拉力的方向,重复实验,验证不同情况下杠杆平衡条件的适用性。
【答案】
13.(1)平衡 右 (2)弹簧测力计的示数 (3)①钩码数量和位置 弹簧测力计的位置 ②钩码数量、位置以及弹簧测力计的位置 弹簧测力计拉力的方向
【知识点】
杠杆平衡条件;探究杠杆平衡条件的实验
【点评】
本题考查探究杠杆平衡条件实验的基础操作,包括杠杆平衡状态判断、平衡螺母调节、实验数据记录及多次实验的设计,属于实验基础题,需掌握实验的核心要点。
【难度系数】
0.6
首先明确杠杆平衡的定义:杠杆静止或匀速转动都属于平衡状态;调节杠杆平衡时,平衡螺母需向杠杆上翘的一端调节;实验中需记录力的大小,多次实验是为了得到普遍规律,需改变不同的变量(力臂、力的方向等)。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动,图甲中杠杆静止,因此处于平衡状态;图甲中杠杆左端低、右端高,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向右(上翘的一端)调节。
(2) 图乙中,杠杆平衡后,需要记录弹簧测力计的示数(动力大小),结合已知的钩码重力(阻力)、力臂,来探究杠杆平衡条件。
(3) 为得到普遍规律,需多次实验:①保持钩码数量和位置不变,改变弹簧测力计的位置(即改变动力臂),重复实验;②保持钩码数量、位置以及弹簧测力计的位置不变,改变弹簧测力计拉力的方向,重复实验,验证不同情况下杠杆平衡条件的适用性。
【答案】
13.(1)平衡 右 (2)弹簧测力计的示数 (3)①钩码数量和位置 弹簧测力计的位置 ②钩码数量、位置以及弹簧测力计的位置 弹簧测力计拉力的方向
【知识点】
杠杆平衡条件;探究杠杆平衡条件的实验
【点评】
本题考查探究杠杆平衡条件实验的基础操作,包括杠杆平衡状态判断、平衡螺母调节、实验数据记录及多次实验的设计,属于实验基础题,需掌握实验的核心要点。
【难度系数】
0.6
14. 如图所示,用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机.如果A处螺钉松脱,则支架会绕C点倾翻.已知AB长40cm,AC长30cm.室外机的重力为300N,重心正好处在AB的垂直平分线上.
(1)求A处螺钉的水平拉力为多少(支架的重力不计).
(2)为了安全,对室外机在AB上安装的位置有什么要求?

(1)求A处螺钉的水平拉力为多少(支架的重力不计).
(2)为了安全,对室外机在AB上安装的位置有什么要求?
答案
14.解:(1)C点是支点,空调室外机的自身重力是阻力,在阻力与阻力臂一定的情况下,由杠杆平衡条件得 $F× AC=G× \dfrac{1}{2}AB$,即 $F× 30\mathrm{cm}=300\mathrm{N}× \dfrac{1}{2}× 40\mathrm{cm}$,解得$F=200\mathrm{N}$.
(2)室外机的位置应尽量靠近墙壁.
(2)室外机的位置应尽量靠近墙壁.
解析
【分析】
本题是杠杆平衡条件的实际应用问题,首先确定支点为C点,A处螺钉的水平拉力是使支架不倾翻的动力,室外机的重力是阻碍支架转动的阻力;动力臂为AC的长度,阻力臂是室外机重心到支点C的水平距离(因重心在AB的垂直平分线上,故阻力臂为AB的一半),再利用杠杆平衡条件计算拉力;第二问根据杠杆平衡条件,分析阻力臂对动力的影响,得出安全安装的要求。
【解析】
(1) 以C点为支点,根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $:
动力为A处的水平拉力 $ F $,动力臂 $ L_1 = AC = 30\mathrm{cm} $;
阻力为室外机的重力 $ G = 300\mathrm{N} $,阻力臂 $ L_2 = \frac{1}{2}AB = \frac{1}{2} × 40\mathrm{cm} = 20\mathrm{cm} $;
代入公式得:$ F × 30\mathrm{cm} = 300\mathrm{N} × 20\mathrm{cm} $,解得 $ F = 200\mathrm{N} $。
(2) 根据杠杆平衡条件,当动力和动力臂一定时,阻力臂越小,所需动力越小,因此室外机应尽量靠近墙壁安装,减小阻力臂,从而减小A处的拉力,保证支架安全。
【答案】
(1) A处螺钉的水平拉力为200N;(2) 室外机应尽量靠近墙壁安装。
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆的应用
【点评】
本题结合生活中的三角支架问题,考查杠杆平衡条件的应用,核心是找准支点、动力臂和阻力臂,难度适中,属于基础应用题,能将物理知识与实际生活结合,体现物理的实用性。
【难度系数】
0.6
本题是杠杆平衡条件的实际应用问题,首先确定支点为C点,A处螺钉的水平拉力是使支架不倾翻的动力,室外机的重力是阻碍支架转动的阻力;动力臂为AC的长度,阻力臂是室外机重心到支点C的水平距离(因重心在AB的垂直平分线上,故阻力臂为AB的一半),再利用杠杆平衡条件计算拉力;第二问根据杠杆平衡条件,分析阻力臂对动力的影响,得出安全安装的要求。
【解析】
(1) 以C点为支点,根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $:
动力为A处的水平拉力 $ F $,动力臂 $ L_1 = AC = 30\mathrm{cm} $;
阻力为室外机的重力 $ G = 300\mathrm{N} $,阻力臂 $ L_2 = \frac{1}{2}AB = \frac{1}{2} × 40\mathrm{cm} = 20\mathrm{cm} $;
代入公式得:$ F × 30\mathrm{cm} = 300\mathrm{N} × 20\mathrm{cm} $,解得 $ F = 200\mathrm{N} $。
(2) 根据杠杆平衡条件,当动力和动力臂一定时,阻力臂越小,所需动力越小,因此室外机应尽量靠近墙壁安装,减小阻力臂,从而减小A处的拉力,保证支架安全。
【答案】
(1) A处螺钉的水平拉力为200N;(2) 室外机应尽量靠近墙壁安装。
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆的应用
【点评】
本题结合生活中的三角支架问题,考查杠杆平衡条件的应用,核心是找准支点、动力臂和阻力臂,难度适中,属于基础应用题,能将物理知识与实际生活结合,体现物理的实用性。
【难度系数】
0.6
15. 如图所示,将一支蜡烛的两端削尖,在中间垂直插入一枚大号缝衣针,把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上.用小刀对蜡烛的两端进行加工,使蜡烛能在水平位置平衡.点燃蜡烛的两端,一段时间内,将会观察到何种现象:

蜡烛两端交替上升,像跷跷板一样
,实验过程中选择细且长的蜡烛
(填“粗且短的蜡烛”或“细且长的蜡烛”)效果更为明显.答案
15.蜡烛两端交替上升,像跷跷板一样 细且长的蜡烛
解析
【分析】
要解决该问题,需结合杠杆平衡原理和蜡烛燃烧时的重力变化分析:初始时蜡烛被加工至水平平衡,两端重力相等;点燃蜡烛后,火焰熔化蜡形成蜡油滴落,某端蜡油滴落会使该端重力减小,根据杠杆平衡条件,重力小的一端会向上翘起,另一端重力大则向下倾斜;随后另一端蜡油滴落、重力减小,又会向上翘起,如此反复形成交替上升的现象。选择蜡烛时,细且长的蜡烛少量蜡油滴落就能让两端重力变化更明显,实验效果更显著。
【解析】
1. 初始平衡:蜡烛被调整为水平平衡,此时两端重力相等,符合杠杆平衡的初始状态。
2. 点燃后的变化:火焰加热蜡烛两端,蜡熔化为蜡油滴落。当某一端蜡油滴落,该端质量减小、重力变小,重力小的一端向上翘起,另一端因重力较大向下倾斜。
3. 交替现象:向下倾斜的另一端后续也会滴落蜡油,重力减小后向上翘起,如此循环,最终观察到蜡烛两端交替上升,类似跷跷板的运动。
4. 蜡烛选择:细且长的蜡烛单位长度质量小,少量蜡油滴落就能让两端重力的相对变化更明显,实验效果更突出;粗且短的蜡烛蜡油滴落对重力的影响相对微弱,效果不明显。
【答案】
蜡烛两端交替上升,像跷跷板一样;细且长的蜡烛
【知识点】
杠杆平衡条件,重力变化
【点评】
本题通过蜡烛跷跷板的趣味实验,考查对杠杆平衡原理和重力变化的理解,将物理规律融入趣味现象中,体现了物理与生活的联系,有助于培养学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.6
要解决该问题,需结合杠杆平衡原理和蜡烛燃烧时的重力变化分析:初始时蜡烛被加工至水平平衡,两端重力相等;点燃蜡烛后,火焰熔化蜡形成蜡油滴落,某端蜡油滴落会使该端重力减小,根据杠杆平衡条件,重力小的一端会向上翘起,另一端重力大则向下倾斜;随后另一端蜡油滴落、重力减小,又会向上翘起,如此反复形成交替上升的现象。选择蜡烛时,细且长的蜡烛少量蜡油滴落就能让两端重力变化更明显,实验效果更显著。
【解析】
1. 初始平衡:蜡烛被调整为水平平衡,此时两端重力相等,符合杠杆平衡的初始状态。
2. 点燃后的变化:火焰加热蜡烛两端,蜡熔化为蜡油滴落。当某一端蜡油滴落,该端质量减小、重力变小,重力小的一端向上翘起,另一端因重力较大向下倾斜。
3. 交替现象:向下倾斜的另一端后续也会滴落蜡油,重力减小后向上翘起,如此循环,最终观察到蜡烛两端交替上升,类似跷跷板的运动。
4. 蜡烛选择:细且长的蜡烛单位长度质量小,少量蜡油滴落就能让两端重力的相对变化更明显,实验效果更突出;粗且短的蜡烛蜡油滴落对重力的影响相对微弱,效果不明显。
【答案】
蜡烛两端交替上升,像跷跷板一样;细且长的蜡烛
【知识点】
杠杆平衡条件,重力变化
【点评】
本题通过蜡烛跷跷板的趣味实验,考查对杠杆平衡原理和重力变化的理解,将物理规律融入趣味现象中,体现了物理与生活的联系,有助于培养学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.6
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