“探究杠杆的平衡条件”实验中常见问题

凌志勇

“探究杠杆的平衡条件”是初中学生必须做的物理实验之一，也是各种考试的重点考查内容，同学们在探究实验的过程中通常会遇到以下几种问题：

1.什么是杠杆的平衡状态.由于在探究杠杆平衡条件的实验中，是将杠杆调在水平位置平衡，所以有些同学通常会错误地认为：杠杆只有在水平位置时才是平衡的.其实杠杆只要是在静止状态，就是处于平衡状态，即使不在水平位置处于静止，它也是处于平衡状态.

例1 下列杠杆静止时，如图1处于平衡状态的是 .

2.杠杆为什么要调在水平位置平衡.由于杠杆本身有重力，要消除它本身重力对杠杆平衡的影响，必须使重力与重力的力臂乘积为零，即重力的作用线过支点.在实验过程中仍要使杠杆在水平位置平衡的原因是，当在杠杆上挂钩码时，钩码所受的重力是竖直向下的，钩码对杠杆的拉力方向也是竖直向下的，此时其力臂是在水平方向上，若杠杆能在水平位置平衡，这时拉力的力臂就落在杠杆上，即支点到钩码对杠杆拉力作用线的距离，就是其拉力的力臂，很容易测出.

例2 在探究杠杆平衡条件的过程中，我们把支点放在质地均匀的杠杆中间如图2，这样做的目的是 ；实验时，首先调节杠杆两端的平衡螺母，并使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是 ；同学们通过多次实验，得出以下数据，分析得出杠杆平衡条件是 ；请你应用杠杆平衡条件，把表格中的数据填写完整（杠杆上相邻刻线之间的距离是5cm，每个钩码的质量都相同）.

3.常见实验数据的处理.常见的有对一组或两组数据进行总结，这样得出的结论具有偶然性，得到的结论也不可靠；也有同学认为只有三组数据结论才是最可靠的.其实为了寻找它们之间的变化规律，由数学知识可知，至少应有三组数据，才能大致反映出它们之间的变化规律，五到七组数据为最佳.也有的同学在做实验时，为了所谓的方便，会取一些特殊数据来总结结论，这也是很不科学的.

例3 在“探究杠杆平衡条件”的实验如图3所示的实验装置中：小明与小亮在实验中获得了如下的一组数据.

小明认为杠杆平衡的条件可能是：动力+动力臂=阻力+阻力臂.小亮同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力×动力臂=阻力×阻力臂.根据上表数据，他们都认为自己的猜想是对的，对方是错误的.那么你认为他们实验结论存在的问题是 .

4.测得的实验数据总结不出杠杆的平衡条件.其主要原因有，一是在使用弹簧测力计拉动杠杆时，有时不能沿竖直方向，从而使实际力臂偏小，测得的拉力值偏大.另一个原因是使用弹簧测力计向下拉动时，没有考虑弹簧测力计自身重力对杠杆平衡的影响，从而测得的拉力值偏小.遇到这种情况解决的办法是，当竖直向下拉弹簧测力计时，应该用手向上提起秤钩，将指针调在零刻度，这样就可以消除弹簧测力计自身重力对实验的影响.

例4 小明在探究杠杆平衡条件的实验中，如图4甲所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F （变大/不变/变小），原因是 .如图4乙所示，用弹簧测力计在B处沿竖直向下拉，此时杠杆处于静止状态，每个钩码重0.5N，弹簧测力计的示数是1N，由数据分析得：动力×动力臂≠阻力×阻力臂，原因是 .

同学们在实验探究的过程中，不仅要注重探究的结果，而且要注重探究的过程，对探究过程中出现的问题要善于思考、分析，并能在同学之间进行交流，只有这样，才能有利于知识的消化与吸收，才能提高自己的实验能力，从而解决学习中遇到的问题.