探究杠杆的平衡条件

八年级下册 · 第十二章 简单机械 · 第1节(人教版 2024 新版)

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一、实验目的

探究杠杆平衡时,动力×动力臂阻力×阻力臂之间的关系。

二、实验原理

F₁ · L₁ = F₂ · L₂(杠杆平衡条件)

三、实验器材

杠杆(带刻度、两端有可调节平衡螺母)1 套;铁架台(带支架与支点销)1 个;钩码(每个重力 0.5 N)若干。

四、实验步骤

五、互动模拟(完全模拟真实操作)

💡 操作顺序:① 拖动杠杆两端的平衡螺母把空载杠杆调到水平;② 在左右挂钩上点 + / − 增减钩码(每个 0.5 N),并拖动挂钩或点 ◀ ▶ 改变力臂位置。杠杆会随合力矩倾斜,水平仪气泡居中即平衡。

水平参考线 水平 ✔ 支点 O(铁架台支架)
动力 F₁ = 1.0 N
动力臂 L₁ = 15 cm
阻力 F₂ = 1.0 N
阻力臂 L₂ = 15 cm
F₁·L₁ = 15.0 N·cm
F₂·L₂ = 15.0 N·cm
状态:水平平衡 ✔

左侧 · 阻力(F₂)

钩码: 2 个(1.0 N)
力臂位置: 15 cm
也可直接用鼠标拖动左侧挂钩改变力臂。

右侧 · 动力(F₁)

钩码: 2 个(1.0 N)
力臂位置: 15 cm
也可直接用鼠标拖动右侧挂钩改变力臂。

平衡螺母(真实操作:先调平)

左螺母位置:−28 cm 右螺母位置:28 cm
拖动杠杆两端的蝶形螺母左右微调,使顶部水平仪气泡居中(空载水平);再做挂钩实验时平衡条件即 F₁L₁ = F₂L₂。

六、数据记录

次数F₁ / NL₁ / cmF₂ / NL₂ / cmF₁L₁ / N·cmF₂L₂ / N·cm平衡
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七、探究结论

杠杆平衡时,动力×动力臂 = 阻力×阻力臂,即 F₁L₁ = F₂L₂。改变钩码个数(力的大小)或悬挂位置(力臂)都会破坏平衡,需重新调节才能再次水平平衡。

八、注意事项