杠杆分类演示仪的制作与使用

董 耀 孙伟军 葛 静

(1. 镇江科技新城实验学校 江苏 镇江 212000；2. 镇江市伯先中学，江苏 镇江 212132；3. 镇江新区大港中学，江苏 镇江 212132)

1 问题的提出

杠杆分类教学大多是通过对生活中实例进行受力分析,画图归纳总结出省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆.学生无法较直观的体验动力、阻力的大小，动力臂、阻力臂的长短.

2 实验仪器的结构和功能

(1) 主要材料：铁架台2只，PVC硬塑料管1根，滑轮1只，棉线，钩码，米尺等.

(2) 制作方法.

图1 杠杆分类演示仪结构图

① 将长约70 cm的硬塑料管在中间O处打孔，穿过转轴，使之在水平位置平衡，若不平衡可在左右两侧沾少许橡皮泥微调(相当于平衡螺母).

② 在塑料管右侧中点A处打孔，用于悬挂重物(提供阻力F2),利用废弃硬纸板制作以OA长度为半径的圆形硬纸板，在塑料管右侧末端B处打孔，穿线绕过定滑轮后悬挂重物(提供动力F1).

③ 组装成如图1的装置图.

3 自制教具的使用

3.1 省力杠杆的演示

(1) 在A处和滑轮右侧分别悬挂2个和1个钩码，不断调节两铁架台距离使B处拉力竖直向上，最终使杠杆在水平位置平衡.

(2) 由图2可以直观得出：动力F1(等于1个钩码的重力)小于阻力F2(等于2个钩码的重力)，动力臂L1(OB的长度)大于阻力臂L2(OA的长度)，该杠杆为省力杠杆.

图2 省力杠杆演示图

3.2 费力杠杆的演示

(1) 在A处和滑轮右侧分别悬挂2个和3个钩码钩码，不断调节两铁架台距离使杠杆在水平位置平衡.

(2) 由图3可以直观得出：动力F1(等于3个钩码的重力)大于阻力F2(等于2个钩码的重力)，在B处作拉力的延长线，由支点O向B处拉力的延长线作垂线，即为动力臂L1.故动力臂L1(小于圆的半径)小于阻力臂L2(OA的长度)，该杠杆为费力杠杆.

(3) 教学时可用一根米尺紧贴B处细线，完成力臂长短的展示比较.

图3 等臂杠杆演示图

3.3 等臂杠杆的演示

(1) 在A处和滑轮右侧都悬挂2个钩码，不断调节两铁架台距离使杠杆在水平位置平衡.

(2) 由图4可以直观得出：动力F1(等于2个钩码的重力)等于阻力F2(等于2个钩码的重力)，在B处作拉力的延长线作，可发现与圆纸板相切，由支点O向B处拉力的延长线作垂线，即为动力臂L1，正好为圆纸板的半径.故动力臂L1(圆的半径)等于阻力臂L2(OA的长度)，该杠杆为等臂杠杆.

图4

(3) 同上，教学时可用一根米尺紧贴B处细线，发现米尺正好于圆纸板相切，完成力臂长度的展示比较.

4 实验反思

本实验仪器取材方便，易于制作，通过钩码数目的多少可较为直观的比较动力阻力大小；通过圆纸板可较直观的比较动力臂阻力臂的长短.在教学应用中加深学生对杠杆分类的理解，收到了不错的教学效果.