对人教版八年级教材中“探究杠杆平衡条件”实验装置的改进

李庆

摘要：在做“探究杠杆的平衡条件”实验中，我们的做法是在直杠杆两侧挂钩码，移动钩码使杠杆在水平位置静止，直接从杠杆上读出力臂。这样的好处方便测量力臂。但是，这种方法有其局限性的，它不能排除“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”这个特殊的结论。经过改进，本人在杠杆后面添加了背景，使用背景实验时，可以使得力臂不是支点到力的作用点的距离，这样得到的结论就具有普遍性了。

关键词：杠杆平衡条件；改进；刻度尺型；同心圆型

1改进的装置图（图1为刻度尺型，图2为同心圆型）：

2特点和用途：

（1）特点：使用该背景可以使得至少一个力的力臂不在杠杆上，避免结论的偶然性。

（2）用途：图1的背景相当于加宽的刻度尺，当杠杆倾斜时，可以从背景刻度读出力臂的大小。图2的背景是数个同心圆，同心圆的半径依次是1em、2em、3cm……。如图，测量时使得弹簧测力计与某个圆相切，读出该圆的半径即为该力的力臂。

3制作材料：

长40cm、宽30-40cm的平整硬纸板，刻度尺，笔、剪刀、圆规，铁架台，直杠杆，细线，螺母，胶布。

4制作方法：

图1刻度尺型背景的制作方法：

（1）取一块长40em、宽30em平整硬纸板，找出纸板中心，做记号，开孔（此处与杠杆的支点重合，最终要安装在铁架台上）（如图3）。

（2）使用铅笔和刻度尺画出过中心的直线，该直线要与底边垂直，该直线上标上0，作为0刻度线。然后分别向左和右画出间距为1em的一系列的平行线，并分别标上1、2、3……

（3）在中心线的上端固定一根线，拴上螺母，做一个重锤线。

（4）在孔的上端约2em的地方画一条垂直于个平行线的直线。

图2同心圆型背景的制作方法：

（1）取一块长40era、宽40em平整硬纸板，找出纸板中心，做记号，开孔（此处与杠杆的支点重合，最终要安装在铁架台上）。

（2）使用圆规，以中心点为圆心，画出半径分别为1em、2cm、3cm……的同心圆，并标注半径大小。

（3）用签字笔沿铅笔笔迹重描一遍（如图4）

5使用方法：

5.1刻度尺型：

（1）将铁架台放在水平实验台上，将与杠杆配套的小铁棒固定在铁架台上（如图5）。

（2）将背景的中心穿入铁棒，转动背景，使重锤线与中心线重合，此时各条平行线都是竖直的。用胶布或夹子将它与铁架台固定。

（3）将杠杆安装在铁架台上调节平衡螺母，参照上端的水平线使杠杆水平。

（4）在杠杆左右两侧挂钩码的活动套上拴上细线，细线上挂钩码。使杠杆稍微倾斜并静止。

（5）读出左右钩码总重即等于动力和阻力的大小，读出挂钩码的细线在背景上的刻度值，即为动力臂和阻力臂的长度。

优点：两个力臂都不等于支点到力的作用点的距离，所得结论更具普遍性。

缺点：栓钩码的细线与纸板有一定距离，读数时可能有较大误差。

5.2同心圆型：

（1）将铁架台放在水平实验台上，将与杠杆配套的小铁棒固定在铁架台上。（如图6）

（2）将背景的中心穿入铁棒，用胶布将它与铁架台固定。

（3）将杠杆安装在铁架台上调节平衡螺母使杠杆水平。

（4）在杠杆左右两侧挂钩码的活动套上拴上细线，左端细线上挂钩码，右边细线与弹簧测力计相连（或两端都用弹簧测力计）。拉动弹簧测力计，使它与某一个圆相切，并保持杠杆水平

（5）读出左侧钩码重以及力臂大小，读出右侧弹簧测力计的读数，与细线相切的同心圆的半径，即为对应的力臂大小。（如图7）

優点：有一个力的力臂不等于支点到力的作用点的距离，得到的结论更具普遍性。

缺点：细线要与圆相切，测得的力臂是一些特定值。endprint