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专题09杠杆平衡实验

【知识储备】

杠杆的平衡：杠杆处于静止或匀速转动都叫杠杆的平衡；

探究杠杆的平衡条件：

实验前调节杠杆两端的平衡螺母（向高处调节），使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆重力对实验的影响；

在杠杆一边挂上钩码，在另一边挂上钩码（或者用弹簧测力计竖直拉杠杆），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂；

进行多次实验的目的是得出普遍规律，防止结论的偶然性。

杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂；公式：F1L1=F2L2或F1/F2=L2/L1。

【专题突破】

1．某小组在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，进行了如下操作：

（1）使杠杆在水平位置平衡，这样调节的目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，并便于实验时测量力臂。

（2）如图乙，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端钩码下方再各挂一个相同的钩码，杠杆将顺时针转动（选填“保持平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”）；

（3）如图丙是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态，若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段OA（选填“OA”、“OB”或“AB”）。

【解答】解：（1）调节杠杆在水平位置平衡的目的：一是消除杠杆自身重力对实验的影响，二是便于实验时测量力臂；

（2）将图中乙的杠杆调节水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时增加一个相同的钩码，设每个钩码重G，每小格长L，根据杠杆的平衡条件：左边：4G×2L＝8GL；

右边：3G×3L＝9GL，右边的乘积大于左边的乘积，杠杆右端下沉，左端上升，即沿顺时针方向转动；

（3）力臂是支点到力的作用线的距离，将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段OA与原来相比较力和力臂都没有改变，所以杠杆仍能保持平衡。

故答案为：（1）力臂；（2）顺时针转动；（3）OA。

2．小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。

（1）若实验前杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于平衡状态（选填“平衡状态”或“不平衡状态”），可将杠杆两端的平衡螺母向右（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。

（2）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。小明根据以上数据得出杠杆平衡条是：F1L1＝F2L2。

次数

F1/N

L1/cm

F2/N

L2/cm

1

1

10

2

5

2

2

10

1

20

3

2

15

3

10

（3）杠杆调节平衡后，小红在杠杆.上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应在B点挂6个钩码。如果将B处的钩码换成弹簧测力计，那么手对弹簧测力计的拉力小于（选填“大于”“等于”或“小于”）六个钩码的重力。

（4）当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近移一格，杠杆左侧下降（填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”）。

（5）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大（填“变大”“变小”或“不变”）。

【解答】解：（1）图甲中实验前没挂钩码时，杠杆处于静止的平衡状态；发现杠杆右端上翘，调节时重心应向右移动，应将两端的平衡螺母向右旋一些，使杠杆在水平位置平衡；

（2）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：F1L1＝F2L2；

设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALA＝FBLB，

即4G×3L＝FB×2L，解得FB＝6G，需挂6个钩码；

将B处的钩码换成弹簧测力计，那么手对弹簧测力计的拉力：

根据杠杆的平衡条件：FALA＝FLB，

即34G×3L＝F×2L，解得F＝6G，

手的拉力大小应该是对杠杆拉力的大小和弹簧测力计的重力大小之和，手对弹簧测力计的拉力小于6个钩码；

（4）若A、B两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格，则左侧4G×2L＝8GL，右侧6G×L＝6GL，因为8GL＞6GL，所以杠杆左侧下降；

（5）如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则拉力的力臂变小了，就会使得拉力变大；

故答案为：（1）平衡状态；右；（2）F1L1＝F2L2；（3）6；小于；（4）左侧下降；（5）变大。

3．图1所示的实验装置可以探究杠杆受两个阻力（F2、F3）时的平衡条件。在已调节好的杠杆两端挂上不同数量的钩码，并适当移动钩码的位置，使杠杆水平平衡，记下钩码的数量和位置。通过改变钩码的数量和位置，按照同样的方法再做两次，将实验得到的数据填在下表。表中数据是以一个钩码的重力为力的单位，以杠杆的每小格为长度的单位。

（1）分析表中的数据，可得杠杆的平衡条件是F1l1＝F2l2+F3l3。（填写关系式）

（2）在农村还广泛使用的杆秤就利用了