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中学物理杠杆的平衡条件

时间:2016-9-6 23:02:30

探究杠杆的平衡条件属于探究物理规律的实验。目的是通过探究杠杆平衡条件,学习分析实验现象,寻找实验数据之间的规律。本实验器材简单。实验现象明显。现结合例题。探究如下。
  例 某实验小组在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有杠杆、支架、刻度尺、细线、弹簧测力计、质量相同的钩码若干。小组的同学在实验中进行了如下的操作和思考。请结合相关实验情景回答下列问题。
  1.对于该实验。请你帮助实验小组提出一个明确的、可研究的问题。
  解析:提出问题是探究的前提。一切探究始于疑问。本题由于较熟悉。可以直接提问:杠杆的平衡与哪些因素有关?或杠杆的平衡条件是什么?
  2.请你结合玩跷跷板的生活情景。提出合理的猜想。
  解析:从玩跷跷板的生活情景中知道,杠杆的平衡并不仅取决于物体轻重。还和物体离支点的远近有关。所以可以提出如下猜想。
  猜想1:杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂。
  猜想2:杠杆平衡时,动力+动力臂=阻力+阻力臂。
  3.在设计实验过程中。小明遇到下列问题。请你协助他解决。
  (1)将杠杆装在支架上,发现杠杆右端下沉,此时应将杠杆的平衡螺母向____调,直到杠杆在水平位置平衡为止。如图1。
  (2)调节杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是____。这时杠杆所受重力的力臂为____。
  解析:(1)杠杆的平衡调节与托盘天平的调平方法一样。平衡螺母要向高的方向调。杠杆右端下沉,左端高,平衡螺母需向左调。(2)杠杆在水平位置平衡时。杠杆所受重力的作用线过支点。力臂为零。可以消除杠杆所受重力对杠杆平衡的影响。不会对实验产生干扰。另外。杠杆处于水平位置时。动力臂和阻力臂都正好在杠杆上。力的作用点到支点的距离即为动力臂和阻力臂。测量起来比较方便。
  4.小明调节杠杆在水平位置平衡后。按图2所示,通过加钩码分别改变F1、F2,仍使杠杆在水平位置平衡。并测出对应的l1和l2,记录的实验数据如表1。得出的杠杆的平衡条件是____。猜想____正确。
  解析:把支点左边钩码所受的重力当作动力F1,支点右边钩码所受的重力当作阻力F2,量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2,由表1中所列数据可以得出杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂。猜想1正确。
  5.调节杠杆平衡后。小华在图3甲所示的A位置挂上两个钩码。可在B位置挂上____个钩码,使杠杆在水平位置平衡。她改用弹簧测力计在图3乙所示的B位置斜向下拉,若每个钩码重1N,当杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数将____(填“大于”“等于”或“小于”)4N。
  解析:设每个钩码重为G,杠杆每一格的长度为l,由杠杆的平衡条件可得2G×2l=nG×l,解得n=4,则在杠杆B处应挂4个钩码。杠杆才能平衡。改用弹簧测力计斜向下拉。阻力的力臂会变小,则阻力变大,弹簧测力计示数大于4 N。
  6.某同学进行正确的实验操作后。得到的数据为F1=3 N、l1=4 cm、F2=4 N和l2=3 cm。该同学根据这些数据得出“动力+动力臂:阻力+阻力臂”的探究结论。该结论是____(填“正确”或“错误”)的,理由是:____。
  解析:在实验中,改变支点两侧的钩码位置和个数,一般要做三次实验。得到三组实验数据并进行分析。才能得出结论。只进行一次实验而获得的数据具有偶然性,不能反映普遍规律。同时,单位不同的两个物理量不能直接相加。因此。该结论是错误的。
  7.杠杆在生活中有很多应用。现欲使如图4所示的静止的跷跷板发生转动。右端小女孩可采取的做法是____。
  解析:使跷跷板转动,应使右端小女孩的力和力臂的乘积变大。所以应增加右端小女孩的力臂,女孩应向远离支点的方向移动。

作者:不详 来源:网友发布
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