菊座理化实验室 物理 · 八下

探究杠杆的平衡条件

比较两边的力矩 · 杠杆

左力矩 F1l1 0.100N·m
右力矩 F2l2 0.100N·m
状态 待观察

公式值,不是实测

侧视看一根水平杠杆和两侧钩码。

先猜左边 2 个钩码挂在 2 格处,右边 1 个钩码要挂几格才平衡?

先选一个,再看结论和实验。

结论4 格。两边力乘力臂都是 0.100 N·m。

第 1 镜 · 调平 不挂钩码,先调两端的平衡螺母,让杠杆水平。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
左钩码
左格距
右钩码
右格距
只改钩码个数和格距,每个钩码 0.5 N、每格 5 cm 不变

先调平,再挂钩码,点分镜条上的播放。

要点 · 记忆点

杠杆
记住这句

杠杆平衡时,动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂:F1l1 = F2l2。

力臂是支点到力的作用线的距离

不是支点到挂钩点的距离。杠杆水平、钩码竖直向下拉时,力臂正好沿杠杆,可以直接读格距。

先调平,再挂钩码

不挂钩码时调节两端的平衡螺母,让杠杆水平平衡,抵消杠杆自身重力对实验的影响。

哪边乘积大,往哪边沉

左 2 钩 2 格与右 1 钩 4 格都是 0.100 N·m,杠杆水平。把左边改成 3 格,左边 0.150 N·m,左边下沉。

三类杠杆

l1 比 l2 长,省力;比 l2 短,费力;两边一样长,就是等臂杠杆。

易错杠杆倾斜时也能平衡,但这时力臂不等于格距,不能直接读格距。杠杆不平衡时不要用手硬按,先检查两边的力和力臂。

观察什么

水平平衡

左 2 钩 2 格,F1l1 = 0.100 N·m;右 1 钩 4 格,F2l2 = 0.100 N·m。两边相等,杠杆水平。

左右对调

左 1 钩 4 格,右 2 钩 2 格,仍然是 0.100 N·m 对 0.100 N·m,杠杆照样水平。

不平衡

左 2 钩 3 格是 0.150 N·m,右 1 钩 4 格是 0.100 N·m。左边乘积大,杠杆向左下沉。

这个实验在说明什么

杠杆这一页要回答「力小为什么也能撬起重的东西」:比的不是力,而是力和力臂的乘积。四个控制条对应两边挂几个钩码、挂在第几格,哪边乘积大,杠杆就往哪边沉。

每个钩码 0.5 N、每格 5 cm 都不变,只改两边的钩码数和格距;杠杆保持水平、钩码竖直向下拉,力臂正好沿杠杆,格距可以直接当成力臂读,不必另算。

力矩按 F 乘 l 算出,是公式值,仿真不含支点摩擦、杠杆自重和钩码晃动。杠杆倾斜时力臂不再等于格距,照着格数读就会算错;不挂钩码时要先调平衡螺母,把杠杆自身的重力抵消掉。

每个钩码 0.5 N、每格 5 cm、杠杆两侧各 4 格都是设定值;力矩按 F 乘 l 算出,是公式值,不是实测。仿真只演示杠杆的转动趋势,不含支点摩擦、杠杆自重和钩码晃动。教材:人教社电子课本 · 物理八下。

讲给家长听

合上这一页,说说杠杆平衡条件里的力臂指哪一段。

卡住了?看一眼

力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到钩码挂点的距离。