《2025年能力素养与学力提升九年级物理上册苏科版》

4. 如图所示为实践小组同学制作的斜拉索桥模型,其中立柱GH为桥塔,桥面OA为长30cm、重5N的质地均匀木条,可绕O点转动,A端用细线与立柱GH上的B点相连。则桥面OA的实质是杠杆(填简单机械名称)。为保持桥面水平,细线对桥面OA的拉力$ F= $______5N,将细线一端的固定点由B点改至______C点,拉力F变小。
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答案： 1. 首先分析桥面$OA$的实质：
桥面$OA$可绕$O$点转动，符合杠杆的定义（一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒），所以桥面$OA$的实质是杠杆。
2. 然后计算拉力$F$：
已知$OA = 30cm$，$G = 5N$，$OA$是质地均匀木条，其重心在$OA$中点，所以阻力臂$l_{2}=\frac{OA}{2}=\frac{30cm}{2}=15cm$。
由图可知，拉力$F$的力臂$l_{1}=\frac{OA}{2}$（因为$\angle A = 30^{\circ}$，在直角三角形中，$30^{\circ}$所对的直角边是斜边的一半，$l_{1}$是$F$的力臂，$OA$是斜边），$l_{1}=\frac{30cm}{2}=15cm$。
根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（这里$F_{1}=F$，$F_{2}=G$），即$F× l_{1}=G× l_{2}$。
把$l_{1}=15cm$，$l_{2}=15cm$，$G = 5N$代入$F× l_{1}=G× l_{2}$，可得$F×15cm = 5N×15cm$，解得$F = 5N$。
3. 最后分析拉力$F$变小的情况：
根据杠杆平衡条件$F× l_{1}=G× l_{2}$（$G$和$l_{2}$不变），要使$F$变小，需要增大$l_{1}$。
将细线一端的固定点由$B$点改至$C$点，拉力的力臂增大，根据$F=\frac{G× l_{2}}{l_{1}}$（$G$、$l_{2}$不变，$l_{1}$增大），拉力$F$变小。
综上，答案依次为：杠杆；$5$；$C$。

5. 在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

(1)在没有挂钩码时杠杆静止在如图甲所示位置,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母适当向右(选填“左”或“右”)调节。
(2)调好后,小明按图乙进行实验,小红按图丙进行实验,你认为按图丙进行实验更好,理由是便于测量力臂。
(3)实验数据如下表,分析实验数据,可以得出杠杆的平衡条件：$F_1l_1=F_2l_2$(用公式表示)。
|实验次数|阻力$ F_{1}/N $|阻力臂$ l_{1}/cm $|动力$ F_{2}/N $|动力臂$ l_{2}/cm $|
|1|1.5|20|1.2|25|
|2|1.0|15|1.5|10|
|3|0.5|10|1.0|5|

(4)在实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了(D)(填字母)。
A. 减小摩擦
B. 使每组数据更准确
C. 多次测量取平均值减小误差
D. 获取多组实验数据归纳出物理规律
(5)小明同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小明利用图丁所示的装置进行探究,发现杠杆平衡条件不成立,其原因是杠杆自身重力对实验结论有影响。

答案：
(1)右　
(2)丙　力臂　
(3)$F_1l_1=F_2l_2$　
(4)D　
(5)杠杆自身重力对实验结论有影响

6. 请应用杠杆的相关知识解决下列问题。
(1)如图甲所示,在O为支点的轻质杠杆上施加一个竖直向下大小为4N的力$ F_{1} $,为使杠杆能保持水平静止,杠杆同时受到另一个沿竖直方向的力(图中未画出)。

① 请在图甲中画出力$ F_{1} 的力臂 l_{1} $。
② 在下表的各个力中,不能使杠杆保持水平静止的有______(填写力的符号)。
|力|$ F_{2} $|$ F_{3} $|$ F_{4} $|$ F_{5} $|
|大小|9N|3N|6N|5N|
|方向|竖直向上|竖直向上|竖直向下|竖直向下|

(2)如图乙所示,可绕O点转动的杠杆(质量忽略不计,g取10N/kg),在C点挂上质量是5kg的物体M,先后在A点向圆切线(与圆只有一个交点)方向拉$ F_{A} $,向圆割线(与圆有两个交点)方向拉$ F_{B} $,两次都使杠杆水平平衡。

① $ F_{A}= $______N。
② 比较$ F_{A} 和 F_{B} $大小：$ F_{A} $______$ F_{B} $；判断依据是______。

答案：

(1)①如图所示　② $F_4$ 和 $F_5$
(2)50　＜　动力$F_A$和$F_B$的力臂$l_A＞l_B$且阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$可知$F_A＜F_B$