（原创）家庭实验室：小实验——探究杠杆平衡的条件
探究杠杆平衡的条件
知识点链接：杠杆的平衡条件
实验人：刘京辉
提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间有什么数量关系？
猜想与假设：可能有如下关系：
1.动力+动力臂=阻力+阻力臂
2.动力-动力臂=阻力-阻力臂
3.动力×动力臂=阻力×阻力臂
4.
猜想分析：A和B两个猜想显然不合理，因为两个物理量能够相加（减），单位必须一致，而力与力臂的单位不一致，所以实验中只需验证C和D两个猜想即可。
实验器材：杠杆尺、支架、底座、钩码、绳
实验步骤：
1．组装好杠杆尺，并调节平衡螺母，使杠杆尺在不挂钩码时在水平方向上保持平衡。
2．分别在杠杆尺两端离支点5cm处的距离处放上两个质量均为50g的钩码。观察杠杆尺是否在水平方向上平衡。
3．在杠杆尺右端再挂一个20g的钩码，观察杠杆尺是否在水平方向上平衡。
4．取下20g的钩码，并把杠杆尺右端的钩码挂在离支点3cm处，观察杠杆尺是否在水平方向上平衡。
5．把杠杆尺右端的钩码挂在离支点1cm处，并在杠杆尺左端换上一个10g的钩码，观察杠杆是否在水平方向上平衡。
6．不断换用钩码并不断调整钩码离支点的距离，多做几次实验，观察杠杆是否在水平方向上平衡。
实验数据：
（注：杠杆尺左端的钩码的重力记为动力F1，杠杆尺左端的钩码离支点的距离记为动力臂l1，杠杆尺右端的钩码的重力记为阻力F2，杠杆尺右端的钩码的支点的距离记为阻力臂l2）
|
实验次数 |
F1(N) |
l1 (cm) |
F2(N) |
l2(cm) |
杠杆是否平衡 |
|
1 |
0.5 |
5 |
0.5 |
5 |
是 |
|
2 |
0.5 |
5 |
0.7 |
5 |
否 |
|
3 |
0.5 |
5 |
0.5 |
3 |
否 |
|
4 |
0.1 |
5 |
0.5 |
1 |
是 |
|
5 |
0.1 |
5 |
0.2 |
1 |
否 |
|
6 |
0.1 |
2 |
0.2 |
1 |
是 |
实验结论：杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1= F2l2。进一步推断可知，力与力臂的大小成反比，即力臂越长，力就越小，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
注意事项：
1．实验过程中，不能再调节杠杆尺两端的平衡螺母，否则会破坏原有的平衡。
2．要先系绳再调平衡螺母，防止绳重影响实验结果。
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潘书朋：中学物理教师，扎根乡村教育24年，任教毕业班16届，山东省“互联网+教师专业发展”工程教育科研方法专题工作坊主持人，《校长principal》执行总编，北京睿师育人教育科技研究院特聘研究员，全国本真教育研究会核心成员、先进个人，《当代教育家》个性教师，烟台市初中物理学科德育专家，多次获市优质课、示范课，地级优质课，曾获市教学能手，市教学工作先进个人，市先进教研组长，山东省远程研修优秀学员、优秀研修组长等荣誉称号。在《光明日报》、《教育家》、《当代教育家》、《中国教师报》、《中国教师》、《中学物理》、《中学生报》、《山东省教师教育网》、《新课程评论》、《教学管理与教育研究》等国家、省级刊物、教育网站上发表教育教学论文50余篇，《让物理教学回归实验室》等多篇论文被中国人民大学复印报刊资料收录，多次为市教学工作会议提供经验交流，多次在各地进行教育教学的公益讲座。多年来一直致力于“让物理教学回归实验室”的课题研究，所申报的教育部教师科研基金“十二五”规划重点课题子课题荣获教育科研成果一等奖。入选《星教师》“中学物理化学生物年度创新教学设计TOP15”，荣获中国STEM教育协作联盟评选的“首届中国最美科学教师专家提名奖”。
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