實驗19探究杠桿平衡條件（原卷版）

命題解讀

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《探究杠桿平衡條件》屬于課標要求必做實驗。實驗要求學生利用相關器材，探究杠桿平衡時，動力、

動力臂和阻力、阻力臂之間的定量關系。這就給杠探究杠桿平衡條件實驗提出更高的要求，為此，此實驗

也就理所應當地成為中考試卷中力學實驗考題出現概率較高的題型。

《探究杠桿平衡條件》所占分值一般在3分-7分之間。考試內容主要是力臂、驗證杠桿的平衡條件、

對實驗探究的設計、思路和探究過程，通過探究實驗加深對知識的理解和掌握并考查考生對此實驗認識程

度。實驗探究在具體的實驗過程當中，考察的主要是細節的問題，在實驗過程中，其變化并不太多，所以

在細節方面的把握，同學們一定要做到位。

另外，近些年中考物理各題型，知識點之間的聯系也越來越密切，比如說杠桿的平衡條件可以結合浮

力，壓強以及整個機械運動的其他板塊進行結合考察，所以對于知識點之間的聯系或者是運用不太熟練的

同學，一定在復習階段對每部分的基礎內容以及方法先掌握到位，在后期進行知識點融合的過程當中，才

能比較順暢。

實驗梳理

實驗探究-杠桿的平衡條件

【實驗目的】（1）知道什么是杠桿的平衡；（2）通過實驗得出杠桿的平衡條件；（3）體驗利用歸納法得

出杠桿平衡條件的過程。

【提出問題】在學習二力平衡時，如果作用在物體上的幾個力相互平衡，物體就處于平衡狀態。因為

杠桿會轉動，所以杠桿在動力和阻力作用下靜止時，與二力平衡的情況是不同的，杠桿平衡不僅與力的大

小有關，還可能與力的作用位置有關

【猜想與假設】一般情況下，當杠桿靜止或勻速轉動時，我們就說此時杠桿處于平衡狀態，對杠桿處

于平衡狀態時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在的關系，我們可作出如下猜想：

A.動力+動力臂=阻力+阻力臂B.動力-動力臂=阻力-阻力臂

C.D.動力X動力臂=阻力X阻力臂

動力臂阻力臂

【實驗設計】杠桿是否平衡是由動力、阻力、動力僻和阻力臂共同決定的。為了探究其平衡條件，可

以在杠桿處于靜止狀態時,分別測出動力Fi、阻力F?、動力臂L和阻力臂k然后經過大量數據的對比、分

析、歸納得出杠桿的平衡條件。

【實驗步驟】(1)調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時，在水平位置保持平衡;

(2)在支點兩側掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿再一次在水平位置平衡，如圖所示。

這時杠桿兩側受到的作用力分別等于兩側鉤碼所受的重力，力臂為懸掛點到支點的距離；

(3)設右側鉤碼對杠桿施加的力為動力F“左側鉤碼對杠桿施加的力為阻力F〉測出杠桿平衡時的動力

臂11和阻力臂把Fi、F?、I］、七的數值填入表格中。

(4)改變鉤碼個數和位置，多做幾次實驗(避免偶然性)，將實驗得到的數據填入表格中

實驗動力Fj/N動力臂li/cm動力X動力阻力阻力臂阻力X阻力臂

序號臂/(N?cm)F/Nlycm/(N?cm)

11.010100.52010

22.015301.52030

34.010402.02040

【實驗結論】分析實驗數據，發現每次杠桿平衡時，動力與動力臂的乘積總是等于阻力與阻力臂的乘積，即動力X

動力臂=阻力X阻力臂，或Fili=Fzlz。

考向點撥

《探究杠桿平衡條件》常考問題：

1.試驗前杠桿不平衡應如何調節：調節兩端平衡螺母;

2.實驗前，如何調節平衡螺母使杠桿在水平位置平衡：按“左偏(低)右調，右偏(低)左調”的原則;

3.為什么要使杠桿在水平位置平衡：便于讀出力臂大小;克服杠桿自身重力的影響;

4.杠桿的支點在中間位置目的：為了消除杠桿自重影響;

5.杠桿平衡狀態的判斷：處于靜止狀態或者左右勻速晃動的杠桿均處于平衡狀態;

6.為什么每次都讓杠桿在水平位置處于平衡狀態呢：這是因為此時力臂和杠桿重合,可以直接從杠桿

上讀出力臂;

7.兩側掛上鉤碼后判斷是否平衡：根據平衡條件判斷;

8.力或力臂的計算：根據杠桿平衡條件進行計算；

9.讓杠桿處于靜止狀態：方便進行實驗;

10.實驗中，為什么要多次實驗，收集不同數據：使實驗結論更具有普遍性;

11.本實驗中可以將鉤碼換成彈簧測力計，這樣做的好處是：可以從彈簧測力計上直接讀出力的大小;

12.當彈簧測力計從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿后，測力計的示數會逐漸變大，這是因為拉力的力臂

變小了,而且彈簧測力計越傾斜，力臂越小,示數就會越大；

13.注意根據本實驗做出的各種變形題。比如用彈簧測力計一直豎直向上拉杠桿的一端，或者彈簧測

力計的拉力方向一直與杠桿垂直。

題組訓練

A組（中考真題感知）

1.（2023?成都）在探究杠桿平衡條件的實驗中：

（1）調節平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止。選取若干個質量均為50g的鉤碼，在

杠桿兩側分別掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼，使杠桿重新在水平位置平衡，分別記下E、月、八、h的

數值。重做幾次實驗，部分實驗數據如下表所示。

次數動力1/N動力臂7i:/cm阻力K/N阻力臂72/cm

13.05.01.510.0

22.015.02.015.0

31.05.02.510.0

...............

由表中數據可得，F、、%1卜七之間的關系式是;

（2）①在第（1）間的某次實驗中，杠桿右側掛了4個鉤碼，左側用彈簧測力計豎直向下拉，當杠桿

在如圖甲所示位置靜止時，彈簧測力計的示數是N；

②保持杠桿右側所掛4個鉤碼的位置不變，取下彈簧測力計，在杠桿右側用彈簧測力計沿豎直方向拉

杠桿，當杠桿再次水平并靜止時，彈簧測力計對杠桿的拉力為尸L5N,請在圖乙中畫出彈簧測力計對杠

桿的拉力尸的示意圖及其力臂L

OKO

3

3

甲乙

（1）實驗前，杠桿左端下沉，如圖甲，則應將平衡螺母向（選填“左”或“右”）調節,

直至杠桿在水平位置平衡；

（2）調節鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，讀出實驗數據并記錄在表格中。如圖乙所示,

阻力臂入為cm；

（3）分析表中實驗數據。得出杠桿的平衡條件為（用A、R、h、八表示）；

次數動力A/N動力臂2i/cm阻力￡/N阻力臂72/cm

10.516.01.0

21.015.01.015.0

32.015.01.520.0

第3次實驗的杠桿類型屬于（選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿，教室里的勞動工

具中有這類杠，請舉一例：；并簡要說明你的判斷理由；

（4）如圖丙，尸始終杠桿垂直，將杠桿緩慢地由位置/拉至位置6的過程中，尸的大小將o

（填選項代碼）

A.不變B.變小C.變大D.先變大后變小

3.（2023?永州）小明利用鐵架臺、杠桿、鉤碼和彈簧測力計等器材探究杠桿的平衡條件，實驗使用

的鉤碼質量均相等，杠桿上每格長度均相等,

(1)當杠桿靜止時如圖甲所示，為了方便測量力臂，需要調節杠桿在水平位置平衡，應當將杠桿的

平衡螺母向(選填“右”或“左”)調節;

(2)在杠桿兩側掛上鉤碼，設右側鉤碼對杠桿施的力為動力E,左側鉤碼對杠桿施的力為阻力內測

出杠桿平衡時的動力臂，和阻力臂A多次換用不同數量的鉤碼，并改變鉤碼在杠桿上的位置，使杠桿在

水平位置平衡，得到實驗數據如下表：

次數動力E/N動力臂2i/cm阻力F/N阻力臂22/cm

10.520.01.010.0

21.015.01.510.0

31.510.00.530.0

???

分析表中的數據，得到杠桿的平衡條件是：；

(3)本次探究經過多次實驗的目的是；

A.減小實驗誤差B.尋找普遍規律

(4)如圖乙所示，將46位置的鉤碼個數都減少一個，杠桿將會(選填“仍然平衡”、“左

端下沉”或“右端下沉”)；

(5)如圖丙所示，用彈簧測力計先后在a、6位置拉杠桿上同一點G杠桿都在水平位置平衡，彈簧

測力計在a位置豎直向上的拉力為冏，在6位置斜向上的拉力為Fb,則凡凡(選填“大于”、”等

于”“小于”)。

4.(2023?通遼)如圖所示是某實驗小組探究“杠桿平衡條件”的實驗裝置(杠桿刻度均勻，每個鉤

碼重0.5N)o

甲乙丙

(1)掛鉤碼前，杠桿如圖甲所示，此時正確的操作是向(選填“左”或“右”)調節杠

桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡；

(2)接下來，在48兩處掛上如圖乙所示的鉤碼后，杠桿重新在水平位置平衡，若將/處的鉤碼拿

掉一個，要便杠桿在水平位置再次平衡，則應將6處所掛鉤碼向(選填“左”或“右”)移動

__________個格；

(3)某同學用彈簧測力計替代鉤碼，在8點豎直向下拉，然后將彈簧測力計繞6點逆時針旋轉一定

角度至如圖丙所示位置，在旋轉過程中，要使杠桿始終在水平位置平衡，則彈測力計的示數將逐漸

(選填“變大”或“變小”)，原因是o

5.(2023?濟寧)利用鐵架臺、杠桿、質量相等的鉤碼等器材，探究杠桿的平衡條件；

(1)調節螺母，將沒掛鉤碼的杠桿調節至水平位置平衡，如圖甲所示，其目的是方便測量________；

甲

(2)為探究杠桿的平衡條件，小明設計了以下兩種收集實驗數據的方案，其中合理的是

方案一方案二

實驗次數

E/N1\/cmK/N/2/cm￡/N7i/cmF』N/2/cm

13335

22243

31125

(3)如圖所示，在/處掛3個鉤碼，則應在8處掛________個鉤碼，才能使杠桿在水平位置保持平

衡;

(4)桿秤就是杠桿平衡條件的一個應用，是中國最古老也是現今人們仍然在使用的一種稱質量的簡

易工具，由帶有秤星的秤桿、秤坨、提紐等組成，如圖所示，此桿秤有兩個提紐，使用它稱較重的物體時，

常用離秤鉤較(選填“近”或“遠”)的提紐。

6.(2023?荷澤)用相同規格的鉤碼做“探究杠桿的平衡條件”實驗，完成下列問題。

(1)實驗前杠桿狀態如圖甲所示，應當向調節平衡螺母使杠桿呈水平狀態；

(2)如圖乙所示，在杠桿支點的左側/點懸掛若干鉤碼，在支點的右側懸掛1個鉤碼，發現無論怎

樣調節右邊鉤碼的位置，都不能使杠桿呈水平。為使杠桿水平，可以通過(只填一種可行的操作

即可)來實現；

(3)調整后繼續實驗，從支點處緩慢向右移動鉤碼，直到杠桿再次呈水平，同時記錄左、右兩側懸

掛的鉤碼和的大小。

(4)桿秤是利用杠桿平衡原理制成的測量物體質量的工具。如圖丙所示某桿秤的0刻度距離提紐1cm,

秤鉤到提紐的水平距離為5cm,秤坨的質量為0.5kg。則提紐右側距離提紐5cm處的刻度值應為kg。

7.(2023?聊城)小明和小紅用圖甲裝置探究杠桿的平衡條件，進行實驗并收集了數據。小明對數據

分析后得出的結論是：動力X支點到動力作用點的距離=阻力X支點到阻力作用點的距離。小紅認為小明

的結論是錯誤的，她做了圖乙實驗，圖中每個鉤碼所受的重力是0.5N,彈簧測力計的示數為N,此

實驗(選填“能”或“不能”)說明小明的結論是錯誤的。

8.（2023?達州）在學習了密度、浮力、杠桿的相關知識后，小麗同學根據杠桿的平衡條件測出了一

個物塊的密度，請幫她將下列步驟補充完整。（疔10N/kg,0水=L0X10%g/m3）

（1）相鄰兩刻度間距離相等的輕質杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿（選填“是”

或“不是”）處于平衡狀態，為了使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向（選填“左”或“右”）

調節；

（2）調節杠桿水平平衡后，用細線將物塊掛于杠桿左側，將3個鉤碼掛于右側，杠桿仍處于水平平

衡，如圖乙所示，每個鉤碼質量100g,則物塊質量為g；

（3）將該物塊浸沒在裝有水的燒杯中，調節右側鉤碼的位置，使杠桿處于水平平衡，如圖丙所示，

則物塊在水中所受浮力為N；

（4）物塊的密度是kg/m3；

（5）在探究杠桿平衡條件的實驗中，多次改變鉤碼的位置和個數，收集多組數據的目的是—

（選填字母）。

A.避免實驗的偶然性，便于得到普遍規律

B.取平均值，減小誤差

9.（2023?瀘州）小明有一件重約15N的工藝品，用細線懸掛兩端點4夕處于靜止狀態，如圖甲所

示。他想用平衡的知識，通過計算在46連線上找出。點的位置，以便用一根細線系在。點將工藝品懸

掛起來，靜止時如圖乙所示，并計算出工藝品的重力。小明身邊只有一把彈簧測力計（0?10N）、一把刻

度尺和若干細線，他設計了如下實驗，請完成以下實驗步驟：

(1)取下工藝品，用刻度尺測出工藝品長度4=cm,如圖丙所示;

(2)用彈簧測力計拉住/端，6端用細線懸掛，平衡時如圖丁所示，此時彈簧測力計讀數￡=8.ON；

(3)交換彈簧測力計和細線的位置，平衡時工藝品的位置也如圖丁所示，彈簧測力計讀數K=6.ON；

(4)由此可以計算出該工藝品的重力G=No

(5)計算出。點到端點/間的距離ZOA=cm。

(6)反思：要準確找出。點的具體位置，除準確測量外，關鍵實驗條件是(只須寫出

一個條件即可)。

10.(2023?廣西)某小組在測量液體密度的實驗中

(2)用天平測出空燒杯的質量,如圖甲所示，質量為g。用天平稱量時，天平是一

(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。

(3)將花生油倒入空燒杯，測出其總質量，再將燒杯中的花生油倒入量筒中測出其體積，但花生油

太多，無法全部倒入量簡中。經小組討論，只需增加一個步驟用天平測出__________的質量，即可求出

花生油的密度。

(4)受《天工開物》中枯棒汲水(圖乙)啟發，小組自制了“杠桿密度計”如圖丙，將一輕質細硬

桿用細線固定在。點并懸掛起來，物塊固定懸掛在/點，把不計質量的礦泉水瓶裝滿水，用細線懸掛在桿

上，將懸掛點移至6點，使桿在水平位置平衡。換用相同的礦泉水瓶裝滿不同液體，重復以上操作，在桿

上可標出懸掛點&、旦、&……對應密度的刻度值。

①若身點在8點的左側，則反點對應的密度小與水的密度O水水的關系是4O水（選填

“〈”“=”或“>”）。

②若測得8、氏到。點的距離分別為】、卜,則艮點標注的密度值為（用。水及題給字母

表示）

B組（限時針對訓練）

1.在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中：

（1）在沒有掛鉤碼時杠桿靜止在如圖甲所示位置，此時杠桿（選填“平衡”或“不平衡”），

為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿左端螺母向邊旋一些（選填“左”或“右”）；

（2）調好后，第一組按圖乙進行實驗，第二組按圖丙進行實驗，你認為第（選填“一”或

“二”）組實驗更好，理由是便于測量_________（選填“力”或“力臂”）；

（3）在實驗中，多次改變力和力臂的大小主要是為了o

A.減小摩擦B.使每組數據更準確

（1）如圖T,兩盤中祛碼質量相等，將小車在水平桌面上扭轉一個角度后釋放，觀察小車的運動狀

態，這樣做是為了探究兩個平衡力是否作用在

（2）如圖-2,在物體運動的速度相同時，物體的越大，動能越大;

（3）如圖-3,為探究“杠桿的平衡條件”實驗，由圖中信息可得杠桿的平衡條件為0（用公

式表示）

3.如圖甲，環衛工人拉著垃圾箱前行，他們正在清潔我們的生活環境。環衛工人如何用力才能使自己

較輕松呢？小陽設計了如圖乙實驗進行了探究。

(1)圖乙中，為使杠桿在水平位置平衡，應將右端的平衡螺母向(選填“左”或“右”)端

調節；在進行實驗時，這樣做的好處是;

(2)為了探尋更普遍規律，小陽分別進行了如圖丙中彈簧測力計傾斜拉，其讀數記為如圖丁中

彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數記為入，其中左端鉤碼位置和數量均不變，則兩次彈簧測力計讀數

3F2(選填“<”、"=”或“>”)，其原因是：:

(3)圖甲中，垃圾桶被拖動時它相當于一個(選填“省力”或“費力”)杠桿。

4.小紅和小明利用如圖所示裝置探究杠桿的平衡條件。

(1)若實驗前杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向(填“左”或“右”)調節,

使杠桿在水平位置平衡;

(2)在實驗過程中，調節杠桿在水平位置平衡的目的是—

(3)在杠桿兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，測出力臂，多次實驗并把數據記

錄在表格中。

次數FJNh/cmF』NIz/cm

111025

2210120

3215310

小明根據以上數據得出杠桿平衡條件是

(4)杠桿調節平衡后，小紅在杠桿上的/點處掛4個鉤碼，如圖乙所示，為使在重新平衡，應在8

點掛______個鉤碼。當杠桿平衡后，將4點和6點下方所掛的鉤碼同時向支點。靠近一格，杠桿會

(填“左側下降”、“右側下降”或“仍水平平衡”)；

(5)如圖丙所示，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，當彈簧測力計在原位

置逐漸向左傾斜時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將(填“變大"，''變

小”或“不變”)o

5.如圖是小明利用刻度均勻的均質杠桿進行探究“杠桿平衡條件”的實驗。

甲乙丙

(1)實驗前為方便,應將杠桿調節到水平位置平衡，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿

靜止時，發現杠桿左端下沉，這時應將平衡螺母向(選填“左”或“右”)端調節；

(2)調節平衡后，在杠桿6點處掛6個鉤碼，如圖甲所示，則在/點處應掛___________個同樣的鉤

碼，杠桿仍然在水平位置平衡；

(3)圖乙是小明利用彈簧測力計做某次實驗的情景，部分數據記錄如下表。已知杠桿每格長5cm,鉤

碼每個重0.5N,請你將彈簧測力計的示數填入表中：

實驗動力動力臂阻力阻力臂

序號E/N￡z/m

10.153.00.10

——

上述實驗數據不符合杠桿平衡條件，出現問題的原因是；

(4)如圖丙所示，當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡，測

力計示數將(選填“變大”、“變小”、"先變大再變小”或“先變小再變大”)。

6.在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，每個鉤碼質量都相等。

甲乙丙

（1）如圖甲所示，杠桿在此位置靜止，這時杠桿（選填“平衡”或“不平衡”）。

（2）調節杠桿的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，是為了便于測量。

（3）如圖乙所示，若在A位置掛兩個鉤碼，現有三個鉤碼，需掛在杠桿。點右側第格的位

置，使杠桿再次在水平位置平衡。

（4）實驗時，多次換用不同數量的鉤碼，并改變鉤碼在杠桿上的位置，重復實驗。這樣做的目的

是O

（5）如圖丙所示，用彈簧測力計在B位置向下拉杠桿，保持杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計由圖

中a位置移至b位置時，其示數（選填“變大”“不變”或“變小”）。

7.小明在超市買了一個哈密瓜，回到家用彈簧測力計測量其重力時，發現哈密瓜的重力超出了彈簧測

力計的量程，身邊又找不到其它合適的測量工具，于是他找來了一些細繩（不計重力）、一把米尺等物品

按如下示意圖進行了改進：

步驟二：將彈簧測力計在豎直方向調零（如圖甲左）。

步驟三：在米尺45cm刻度線處掛上哈密瓜，用細繩把彈簧測力計的拉環系在75cm刻度線處，并豎直

向下拉掛鉤，使米尺在水平位置平衡，如圖甲所示。

（1）小明是利用（選填“二力”或“杠桿”）平衡的條件相關知識來計算哈密瓜的重力。

（2）在步驟一中使米尺在水平位置平衡是為了避免對測量結果的影響。

（3）當小明在操作步驟三時，他父親指出彈簧測力計的使用存在問題，你認為小明這樣使用彈簧測

力計會使測量結果（選填“偏大”或“偏小”）。

（4）小明分析后改用如圖乙所示的正確方法操作：他將彈簧測力計倒置使掛鉤朝上后，重新調零（如

圖乙左），并重新測出拉力為3N,最后計算出哈密瓜的重力為No

(5)小明發現：如圖乙和圖丙所示，先后豎直向下和斜向下拉彈簧測力計，均使杠桿在水平位置平

衡時，彈簧測力計兩次的示數分別為尸和尸'，你認為FF'(選填或)。

(6)如圖丁所示，小明又在米尺40cm刻度線處掛了一個重力為2.5N的蘋果，當杠桿再次在水平位

置平衡時，彈簧測力計示數為4N。若將彈簧測力計、系哈密瓜的細繩、系蘋果的細繩對米尺的拉力分別用

件、屋、凡表示，它們的力臂分別為L、匕、L3,于是小明猜想k___________也能使杠桿平衡。

8.某實驗小組在“研究杠桿平衡條件”的實驗中：

次數E/NZi/mEJNZ2/m

12.00.05A0.10

23.00.102.00.15

32.00.303.0☆

(1)實驗時應先調節杠桿在_____位置平衡，若出現如圖甲所示情況，應將杠桿的平衡螺母向

(選填“左”或“右”)調節;

(2)杠桿平衡后，他們在圖乙所示的/位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應在6

位置掛上_____個相同的鉤碼；

(3)上表是該小組在實驗中記錄杠桿平衡的部分數據，空格處所缺的數據：△=,☆=；

9.如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、

刻度尺、細線和質量相同的鉤碼若干個。

(1)實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿右端下沉，此時，應把杠桿兩端的

平衡螺母向(左/右)調節，使杠桿在不掛鉤碼時在水平位置平衡;

（2）杠桿調節平衡后，小明在杠桿上/點處掛4個鉤碼，在8點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平

衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：（用字母表示）。他這