二、杠杆的平衡条件
右图是两个小朋友玩跷跷板的情景,请结合图片和自身的经验想一想,杠杆平衡与哪些因素有关。
猜想:杠杆平衡与
等
个因素有关。
现在给你提供以下器材:杠杆(上面标有刻度)和支架、钩码及细线。
实验前,需要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。(目的是消除杠杆自重对杠杆平衡的影响)
接下来,在杠杆两边挂上不同数量的钩码,调节钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡(如右图)。这样做的好处是
。
把支点右侧钩码的重力当作动力 $ F_1 $,支点左侧钩码的重力当作阻力 $ F_2 $,读出动力臂 $ l_1 $ 和阻力臂 $ l_2 $,将各数值填入下表。
改变钩码个数或改变钩码所挂位置,再做两次实验,将结果填入下表。(这里为什么要多做几次实验?)
求出各次实验中“动力×动力臂”和“阻力×阻力臂”的值,并加以比较。
下面是某组同学得到的实验数据:
| 实验序号 | 动力 $ F_1 $/N | 动力臂 $ l_1 $/cm | 阻力 $ F_2 $/N | 阻力臂 $ l_2 $/cm | 动力×动力臂 $ F_1 l_1 $/(N·cm) | 阻力×阻力臂 $ F_2 l_2 $/(N·cm) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| ① | 0.5 | 10 | 1 | 5 | | |
| ② | 1 | 15 | 1.5 | 10 | | |
| ③ | 2 | 10 | 4 | 5 | | |
根据表中数据,你发现杠杆平衡应满足什么条件?
杠杆平衡条件(又称杠杆原理):
,用字母表示为
。
注意:(1)各物理量的单位要统一。
(2)要使杠杆平衡,动力与阻力使杠杆转动的方向必须相反。若动力和阻力同时使杠杆顺(逆)时针方向转动,则杠杆就不能平衡。
(3)杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
