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探究杠杆平衡條件的儀器

科技 更新时间:2025-02-06 10:05:47

探究杠杆平衡條件的儀器?阿基米德說過:“給我一個支點,我将撬動整個地球”,這裡說的就是杠杆原理他這麼說是吹牛嗎?什麼條件下才能做到?,下面我們就來聊聊關于探究杠杆平衡條件的儀器?接下來我們就一起去了解一下吧!

探究杠杆平衡條件的儀器(我用工具學物理)1

探究杠杆平衡條件的儀器

阿基米德說過:“給我一個支點,我将撬動整個地球”,這裡說的就是杠杆原理。他這麼說是吹牛嗎?什麼條件下才能做到?

生活中也有很多杠杆的應用,我們日常使用的剪刀、羊角錘、瓶起子,小盆友們喜歡玩的跷跷闆,老式稱重的杆秤,這些都是杠杆,那麼杠杆是如何工作的呢,我們一起來探究一下~

基礎概念

杠杆:在力的作用下繞固定點轉動的硬棒叫杠杆。

由此我們可以看出一個硬棒能成為杠杆的兩個條件一是要有力的作用,二是要能繞某固定點轉動,缺一不可。杠杆的形狀可以是直的也可以是彎的,但必須是“硬”的。

杠杆的五要素

(1)支點:杠杆繞着轉動的固定點,用O表示

(2)動力:驅使杠杆轉動的力,用F1表示

(3)阻力:阻礙杠杆轉動的力,用F2表示

(4)動力臂:從支點到動力的作用線的距離,用l1表示

(5)阻力臂:從支點到阻力作用線的距離,用l2表示

杠杆的平衡條件

杠杆在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉動時,我們稱之為杠杆平衡。

實驗室所做的杠杆平衡條件實驗,是杠杆在水平位置平衡(靜止)的情況下進行的。

【提出問題】杠杆平衡時,動力、動力臂和阻力、阻力臂之間存在怎樣的關系?

【猜想與假設】杠杆平衡時,動力、動力臂和阻力、阻力臂之間可能存在某種關系,作出以下猜想:

(1)動力 動力臂=阻力 阻力臂

(2)動力-動力臂=阻力-阻力臂

(3)動力×動力臂=阻力×阻力臂

(4)動力/動力臂=阻力/阻力臂

【實驗設計】

(1)(2)猜想并不合理,因為兩個物理量能相加或相減,其單位必須相同,而力和力臂的單位顯然是不同的,因此我們主要驗證(3)(4)兩種猜想是否合理

實驗器材及裝置如下圖:

【實驗操作】

(1)調節杠杆兩端的平衡螺母,是杠杆在水平位置平衡,調節方法是,如果杠杆向左偏(即左低右高)應将杠杆兩端的平衡螺母向右調,如果杠杆向右偏(即右低左高),應将杠杆兩端的平衡螺母向左調,簡稱“左偏右調,右偏左調”

杠杆在水平位置平衡,此時杠杆自身重力的力臂為零,杠杆自身重力對杠杆平衡不産生影響,且力臂大小可直接從杠杆上讀出,測量方便。

(2)在杠杆兩端挂上不同數量的購買,調節夠嗎的位置,使杠杆在水平位置重新平衡,這時杠杆兩邊受到鈎碼的作用力都等于鈎碼的重力。把支點右側的鈎碼重力當成動力F1,支點左側鈎碼的重力當成阻力F2,用刻度尺量出杠杆平衡時的動力臂l1和阻力臂l2,記錄F1、l1、F2、l2數值

(3)用彈簧測力計代替一組鈎碼,此時拉力為動力,鈎碼的重力為阻力,動力與阻力均作用在支點同側,方向相反

(4)改變鈎碼數目,移動鈎碼懸挂的位置,使杠杆平衡,将數據填入實驗記錄表

【分析及結論】

對實驗記錄的數據進行分析,與猜想與假設對比,可以發現每次實驗中動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積

因此得出結論,杠杆的平衡條件是:動力×動力臂=阻力×阻力臂,公式表示為F1l1=F2l2或 F1/F2=l1/l2

杠杆的平衡條件表明:力和力臂的大小成反比,即力臂越長,力就越小,動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一。

杠杆的分類

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