20.(5分)实验小组为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码等。

(1)杠杆即使倾斜静止,也是处于平衡状态,为什么实验中要让杠杆在水平位置平衡呢?原因是
(2)在两边挂上不同数量的钩码后,情形如图乙所示,小明看到右边有点偏高,接下来合适的操作是
(3)进行正确操作后将测出的力和力臂记录在表格中。

小明根据表中记录的数据分析得出如下结论:动力+动力臂=阻力+阻力臂。小华说他得出的结论明显是错误的,小华判断的依据是
(4)小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确,他们制作了一个密度均匀的圆盘,圆盘可以绕着圆心$ O $转动。如图丙所示,在$ C $点悬挂了4个钩码,在$ E $点需要悬挂5个钩码才能使圆盘在图丙的位置平衡。接下来她应将挂在$ E $点的钩码挂在圆盘上的
(1)杠杆即使倾斜静止,也是处于平衡状态,为什么实验中要让杠杆在水平位置平衡呢?原因是
便于测量力臂
。如图甲所示,此时应将两端的平衡螺母向右
(选填“左”或“右”)侧适当调节。(2)在两边挂上不同数量的钩码后,情形如图乙所示,小明看到右边有点偏高,接下来合适的操作是
将左侧钩码向右移动(答案不唯一)
。(3)进行正确操作后将测出的力和力臂记录在表格中。
小明根据表中记录的数据分析得出如下结论:动力+动力臂=阻力+阻力臂。小华说他得出的结论明显是错误的,小华判断的依据是
不能将不同物理量进行加法运算
。(4)小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确,他们制作了一个密度均匀的圆盘,圆盘可以绕着圆心$ O $转动。如图丙所示,在$ C $点悬挂了4个钩码,在$ E $点需要悬挂5个钩码才能使圆盘在图丙的位置平衡。接下来她应将挂在$ E $点的钩码挂在圆盘上的
D
点,观察圆盘是否在原来位置平衡,来否定小华的观点。答案
20. (1)便于测量力臂 右 (2)将左侧钩码向右移动(答案不唯一) (3)不能将不同物理量进行加法运算 (4)D
【点拨】本题考查“探究杠杆的平衡条件”的实验装置和操作步骤。
【解析】(1)让杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;由图甲可知,杠杆左端下沉,说明左侧较重,为使杠杆在水平位置平衡,需将平衡螺母向右调节。
(2)此时杠杆左端下沉,应将左侧钩码向右移动(答案不唯一)。
(3)力的单位是N,力臂的单位是cm,两个物理量单位不同,不能进行加减运算。
(4)为验证“支点到力的作用点的距离”是否会影响杠杆平衡,需控制力臂不变但改变力的作用点位置,将E点钩码挂在圆盘上D点(到O点距离不同,但力臂相同),若圆盘在原位置平衡,说明支点到力的作用点的距离不会影响杠杆的平衡,若圆盘不能在原位置平衡,说明支点到力的作用点的距离会影响杠杆平衡。
【点拨】本题考查“探究杠杆的平衡条件”的实验装置和操作步骤。
【解析】(1)让杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;由图甲可知,杠杆左端下沉,说明左侧较重,为使杠杆在水平位置平衡,需将平衡螺母向右调节。
(2)此时杠杆左端下沉,应将左侧钩码向右移动(答案不唯一)。
(3)力的单位是N,力臂的单位是cm,两个物理量单位不同,不能进行加减运算。
(4)为验证“支点到力的作用点的距离”是否会影响杠杆平衡,需控制力臂不变但改变力的作用点位置,将E点钩码挂在圆盘上D点(到O点距离不同,但力臂相同),若圆盘在原位置平衡,说明支点到力的作用点的距离不会影响杠杆的平衡,若圆盘不能在原位置平衡,说明支点到力的作用点的距离会影响杠杆平衡。
解析
【分析】
本题围绕“探究杠杆的平衡条件”实验展开,需结合实验操作要点、物理量运算规则及控制变量法分析各问题:
1. 第一问:明确杠杆水平平衡的作用是便于测量力臂,平衡螺母调节遵循“左沉右调、右沉左调”的规则;
2. 第二问:挂钩码后杠杆不平衡,需调节钩码的位置或数量,结合图乙中杠杆状态选择合适操作;
3. 第三问:物理量运算需满足单位相同,力和力臂单位不同,不能直接相加;
4. 第四问:验证“支点到力的作用点的距离”对平衡的影响,需用控制变量法,控制力臂不变,改变作用点位置,选择对应点。
【解析】
(1) 实验中让杠杆在水平位置平衡,此时力臂与杠杆重合,便于直接测量力臂;图甲中杠杆左端下沉,说明左侧较重,应将平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2) 图乙中杠杆左端下沉,说明左侧力与力臂的乘积更大,合适的操作是将左侧钩码向右移动(或右侧钩码向左移动,答案不唯一),减小左侧力臂或增大右侧力臂,使杠杆平衡。
(3) 力的单位是牛顿(N),力臂的单位是厘米(cm),两个不同物理量的单位不同,不能直接进行加减运算,因此小明的结论错误。
(4) 要验证“支点到力的作用点的距离”是否影响杠杆平衡,需控制力臂不变,改变力的作用点到支点的距离。将E点的钩码挂在D点时,D点到O点的距离与E点不同,但力臂相同,若圆盘平衡则说明该距离不影响平衡,因此选D点。
【答案】
20. (1)便于测量力臂 右 (2)将左侧钩码向右移动(答案不唯一) (3)不能将不同物理量进行加法运算 (4)D
【知识点】
探究杠杆平衡条件、杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件实验的核心内容,涵盖实验操作、结论分析与实验设计,需掌握实验的基本要点,如水平平衡的目的、物理量运算规则及控制变量法的应用,属于实验基础题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究杠杆的平衡条件”实验展开,需结合实验操作要点、物理量运算规则及控制变量法分析各问题:
1. 第一问:明确杠杆水平平衡的作用是便于测量力臂,平衡螺母调节遵循“左沉右调、右沉左调”的规则;
2. 第二问:挂钩码后杠杆不平衡,需调节钩码的位置或数量,结合图乙中杠杆状态选择合适操作;
3. 第三问:物理量运算需满足单位相同,力和力臂单位不同,不能直接相加;
4. 第四问:验证“支点到力的作用点的距离”对平衡的影响,需用控制变量法,控制力臂不变,改变作用点位置,选择对应点。
【解析】
(1) 实验中让杠杆在水平位置平衡,此时力臂与杠杆重合,便于直接测量力臂;图甲中杠杆左端下沉,说明左侧较重,应将平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2) 图乙中杠杆左端下沉,说明左侧力与力臂的乘积更大,合适的操作是将左侧钩码向右移动(或右侧钩码向左移动,答案不唯一),减小左侧力臂或增大右侧力臂,使杠杆平衡。
(3) 力的单位是牛顿(N),力臂的单位是厘米(cm),两个不同物理量的单位不同,不能直接进行加减运算,因此小明的结论错误。
(4) 要验证“支点到力的作用点的距离”是否影响杠杆平衡,需控制力臂不变,改变力的作用点到支点的距离。将E点的钩码挂在D点时,D点到O点的距离与E点不同,但力臂相同,若圆盘平衡则说明该距离不影响平衡,因此选D点。
【答案】
20. (1)便于测量力臂 右 (2)将左侧钩码向右移动(答案不唯一) (3)不能将不同物理量进行加法运算 (4)D
【知识点】
探究杠杆平衡条件、杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件实验的核心内容,涵盖实验操作、结论分析与实验设计,需掌握实验的基本要点,如水平平衡的目的、物理量运算规则及控制变量法的应用,属于实验基础题型。
【难度系数】
0.5
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