实验14探究杠杆的平衡条件
基础考点梳理
1.实验目的：探究杠杆平衡的条件。
2.实验器材及图像：杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺。
（1）杠杆：实验主体。
（2）钩码盒一套、弹簧测力计：提供拉力。
（3）细线：实验连接。
（4）刻度尺：测量力臂长短。
3.实验步骤
步骤①把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（目的：便于测量力臂大小）。
步骤②将钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡，分别记录下此时动力F1动力臂l1阻力F2和阻力臂F2的数值，并将实验数据记录在表格中。
步骤③把钩码挂在杠杆上，在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆，重复实验记录数据，需多次改变杠杆所受作用力大小，方向和作用点。
步骤④整理实验器材。
4.实验结论及应用
根据实验记录数据，探究结论是：动力×动力臂=阻力×阻力臂公式表示：F1L1=F2L2。
5.实验补充
（1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。?
※①杠杆可直可曲，形状任意。?
②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。?
（2）杠杆五要素：
①支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。?
②动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。?
③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。?
※动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。?
动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。
④动力臂：从支点到动力作用线的距离．用字母l1表示。?
⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．用字母l2表示。
（3）杠杆中最小力的问题及力臂的画法：
①在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂；
②在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。
※画杠杆示意图时应注意：
（1）阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。
（2）确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。
（3）力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。
（4）杠杆的分类及应用：
类型
力臂的大小关系
力的大小关系
特点
应用
省力杠杆
l1＞l2
F1＜F2
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
l1＜l2
F1＞F2
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂?
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆
l1=l2
F1=F2
既不省力也不省距离，既不费力也不费距离
天平，定滑轮
※既省力又省距离的杠杆时不存在的。
6.常考实验问题
（1）实验前，用刻度尺测得杠杆相邻刻度线间距离l0＝5.00cm；将杠杆安装到支架上后静止如图甲所示，此时杠杆是（选填“是”或“不是”）处于平衡状态；按照实验要求，小明应该将杠杆调节到水平位置平衡。
（2）开始实验探究，将钩码用细线悬挂在杠杆左侧，在杠杆右侧用弹簧测力计拉住杠杆，使杠杆处于水平平衡状态，此过程中应该注意使弹簧测力计拉线沿竖直方向。
（3）分析实验数据，得到的结论是：F1l1＝F2l2（填写表达式）；
（4）调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量力臂。
（5）实验时，多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，重复实验。这样做的目的是寻找普遍规律。
（6）如图丙所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数变大（选填“变大”“不变”或“变小”）。
（7）将砝码换成测力计的好处是：能直接测出拉力的大小，实验操作方便。
（8）选择杠杆终点作为支点的好处：消除杠杆自身重力对实验的影响。
精选真题汇编
1．（2023?阜新）小新利用如图所示实验装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验。
（1）如图甲所示已静止的杠杆，将平衡螺母向调节，使其在水平位置平衡。
（2）多次改变钩码的个数和位置，并使杠杆在水平位置平衡（如图乙所示），得到如下实验数据。分析数据可总结出杠杆的平衡条件是。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
10
0.5
20
2
1.5
10
1.0
15
3
2.0
15
1.5
20
（3）实验中多次改变力和力臂的大小，目的是。
（4）如图丙所示的剪刀属于杠杆，工人师傅用该剪刀修剪树枝时，应把树枝放在剪刀的
位置，树枝最容易被剪断（选填“A”“B”或“C”）。
2．（2023?襄阳）在“探究杠杆平衡条件”的实验中。
（1）在调节