八年级物理下册6.5探究杠杆的平衡条件 杠杆的平衡条件考点讲义（Word版，含解析）

6．5　探究杠杆的平衡条件
杠杆的平衡条件
知识点一　杠杆
1．杠杆的定义：物理学上，在压力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是直的，也可以是弯的，甚至可以是任意形状的。
2．杠杆的五要素(如图所示)：
(1)支点：杠杆绕着转动的点，叫做支点，用“O”表示；
(2)动力：使杠杆转动的力叫做动力，用“F1”表示；
(3)阻力：阻碍杠杆转动的力叫做阻力，用“F2”表示；
(4)动力臂：从支点到动力作用线的距离叫做动力臂，用“L1”表示；
(5)阻力臂：从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂，用“L2”表示；
无论动力还是阻力，它们都是杠杆受到的力，没有绝对的界线。一般把人们施加给杠杆的力或使杠杆转动的力叫做动力，而把在这时阻碍杠杆转动的力叫做阻力。
3．力臂的画法：要正确画出杠杆上各力的力臂，首先要明确力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。画力臂的主要步骤是：①找出支点O；②画力的作用线；③作支点O到力的作用线的垂线段；④标出符号。
温馨提示：一根硬棒成为杠杆，不仅要有力的作用，而且必须能绕某固定点转动，缺少任何一个条件都不能成为杠杆。如：瓶起子在没有使用时就不能称为杠杆，杠杆的形状没有特别的要求。支点可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置。力的作用线是沿力的方向画的一条直线，力臂是从支点到力的作用线的距离，而不是从支点到力的作用点的距离。
例1　如图所示，小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将质量相等的苹果、桔子分别吊在轻杆的左、右两端，放手后，轻杆马上顺时针转动起来。使轻杆顺时针转动的力是(　　)
A．苹果的重力 B．桔子的重力
C．吊桔子的绳对轻杆的拉力 D．吊苹果的绳对轻杆的拉力
解析：设苹果和桔子对轻杆的拉力分别为动力和阻力，因为苹果与结子的质量相等，即动力等于阻力，由图知，动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件知，使轻杆顺时针转动的力是吊桔子的绳子对轻杆的拉力。
答案：C
知识点二　探究杠杆的平衡条件
实验目的：探究杠杆平衡条件
实验器材：杠杆、铁架台、钩码。
实验步骤：调节杠杆在水平位置平衡，在杠杆两边悬挂钩码，移动其悬挂位置，使杠杆平衡，进行多次实验，测出多组数据，从而总结杠杆平衡条件。
实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1＝F2L2，同时也可写成＝。
实验注意事项：(1)杠杆的平衡调节；(2)实验在杠杆水平平衡状态下进行，使杠杆自身重力对杠杆平衡不产生影响，也方便从杠杆上直接读出力臂；(3)实验应多次进行，测出多组数据，总结杠杆平衡条件，避免一次实验数据的偶然性导致得出错误结论。
例2　甲、乙两位同学一起做探究杠杆的平衡条件的实验，以杠杆中点为支点，如图甲、乙所示。
(1)若杠杆右端低左端高，为使其在水平位置上静止，应将左端的平衡螺母向________调节。
(2)如图甲所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据。根据这一次实验数据，甲同学立即分析得出杠杆的平衡条件，这种做法的不足是：_________
_______________________________________________________________。
(3)如图乙所示，乙同学设计了两种实验方案：第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为F1；第二种弹簧测力计倾斜拉，其读数为F2。第________(选填“一”或“二”)种实验方案更方便。在同等条件下，两次弹簧测力计读数F1________F2(选填“＜”“＝”或“＞”)。
(4)乙同学用图丙装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与甲同学得出的杠杆平衡条件不相符，其可能的原因是：______________________。
解析：(1)右端低左端高，应将平衡螺母向较高的一端调节，即将左边或右边的平衡螺母向左端调节，使杠杆在水平位置平衡。(2)只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性。(3)力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此第一种实验方案更方便，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，能从杠杆上直接读力臂；因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂，根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以，F1＜F2。(4)图丙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
答案：(1)左　(2)实验次数太少，结论具有偶然性　(3)一　＜　(4)杠杆存在自重
点拨：本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，只要平时学生做实验时多加注意，不难找出答案，同时也锻炼自己分析问题和解决问题的能力。