“探究杠桿的平衡條件”實驗中常見問題

凌志勇

“探究杠桿的平衡條件”是初中學生必須做的物理實驗之一，也是各種考試的重點考查內容，同學們在探究實驗的過程中通常會遇到以下幾種問題：

1.什么是杠桿的平衡狀態.由于在探究杠桿平衡條件的實驗中，是將杠桿調在水平位置平衡，所以有些同學通常會錯誤地認為：杠桿只有在水平位置時才是平衡的.其實杠桿只要是在靜止狀態，就是處于平衡狀態，即使不在水平位置處于靜止，它也是處于平衡狀態.

例1 下列杠桿靜止時，如圖1處于平衡狀態的是 .

2.杠桿為什么要調在水平位置平衡.由于杠桿本身有重力，要消除它本身重力對杠桿平衡的影響，必須使重力與重力的力臂乘積為零，即重力的作用線過支點.在實驗過程中仍要使杠桿在水平位置平衡的原因是，當在杠桿上掛鉤碼時，鉤碼所受的重力是豎直向下的，鉤碼對杠桿的拉力方向也是豎直向下的，此時其力臂是在水平方向上，若杠桿能在水平位置平衡，這時拉力的力臂就落在杠桿上，即支點到鉤碼對杠桿拉力作用線的距離，就是其拉力的力臂，很容易測出.

例2 在探究杠桿平衡條件的過程中，我們把支點放在質地均勻的杠桿中間如圖2，這樣做的目的是 ；實驗時，首先調節杠桿兩端的平衡螺母，并使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是 ；同學們通過多次實驗，得出以下數據，分析得出杠桿平衡條件是 ；請你應用杠桿平衡條件，把表格中的數據填寫完整（杠桿上相鄰刻線之間的距離是5cm，每個鉤碼的質量都相同）.

3.常見實驗數據的處理.常見的有對一組或兩組數據進行總結，這樣得出的結論具有偶然性，得到的結論也不可靠；也有同學認為只有三組數據結論才是最可靠的.其實為了尋找它們之間的變化規律，由數學知識可知，至少應有三組數據，才能大致反映出它們之間的變化規律，五到七組數據為最佳.也有的同學在做實驗時，為了所謂的方便，會取一些特殊數據來總結結論，這也是很不科學的.

例3 在“探究杠桿平衡條件”的實驗如圖3所示的實驗裝置中：小明與小亮在實驗中獲得了如下的一組數據.

小明認為杠桿平衡的條件可能是：動力+動力臂=阻力+阻力臂.小亮同學猜想：杠桿平衡的條件可能是：動力×動力臂=阻力×阻力臂.根據上表數據，他們都認為自己的猜想是對的，對方是錯誤的.那么你認為他們實驗結論存在的問題是 .

4.測得的實驗數據總結不出杠桿的平衡條件.其主要原因有，一是在使用彈簧測力計拉動杠桿時，有時不能沿豎直方向，從而使實際力臂偏小，測得的拉力值偏大.另一個原因是使用彈簧測力計向下拉動時，沒有考慮彈簧測力計自身重力對杠桿平衡的影響，從而測得的拉力值偏小.遇到這種情況解決的辦法是，當豎直向下拉彈簧測力計時，應該用手向上提起秤鉤，將指針調在零刻度，這樣就可以消除彈簧測力計自身重力對實驗的影響.

例4 小明在探究杠桿平衡條件的實驗中，如圖4甲所示，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，當彈簧測力計逐漸向右傾斜時，杠桿仍然在水平位置平衡，彈簧測力計的拉力F （變大/不變/變小），原因是 .如圖4乙所示，用彈簧測力計在B處沿豎直向下拉，此時杠桿處于靜止狀態，每個鉤碼重0.5N，彈簧測力計的示數是1N，由數據分析得：動力×動力臂≠阻力×阻力臂，原因是 .

同學們在實驗探究的過程中，不僅要注重探究的結果，而且要注重探究的過程，對探究過程中出現的問題要善于思考、分析，并能在同學之間進行交流，只有這樣，才能有利于知識的消化與吸收，才能提高自己的實驗能力，從而解決學習中遇到的問題.