“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(xué)生必須做的物理實驗之一，也是各種考試的重點考查內(nèi)容，同學(xué)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(tài).由于在探究杠桿平衡條件的實驗中，是將杠桿調(diào)在水平位置平衡，所以有些同學(xué)通常會錯誤地認(rèn)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?fàn)顟B(tài)，就是處于平衡狀態(tài)，即使不在水平位置處于靜止，它也是處于平衡狀態(tài).

例1 下列杠桿靜止時，如圖1處于平衡狀態(tài)的是 .

2.杠桿為什么要調(diào)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(dāng)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(zhì)地均勻的杠桿中間如圖2，這樣做的目的是 ；實驗時，首先調(diào)節(jié)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(xué)們通過多次實驗，得出以下數(shù)據(jù)，分析得出杠桿平衡條件是 ；請你應(yīng)用杠桿平衡條件，把表格中的數(shù)據(jù)填寫完整（杠桿上相鄰刻線之間的距離是5cm，每個鉤碼的質(zhì)量都相同）.

3.常見實驗數(shù)據(jù)的處理.常見的有對一組或兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，這樣得出的結(jié)論具有偶然性，得到的結(jié)論也不可靠；也有同學(xué)認(rèn)為只有三組數(shù)據(jù)結(jié)論才是最可靠的.其實為了尋找它們之間的變化規(guī)律，由數(shù)學(xué)知識可知，至少應(yīng)有三組數(shù)據(jù)，才能大致反映出它們之間的變化規(guī)律，五到七組數(shù)據(jù)為最佳.也有的同學(xué)在做實驗時，為了所謂的方便，會取一些特殊數(shù)據(jù)來總結(jié)結(jié)論，這也是很不科學(xué)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(shù)據(jù).

小明認(rèn)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(xué)猜想：杠桿平衡的條件可能是：動力×動力臂=阻力×阻力臂.根據(jù)上表數(shù)據(jù)，他們都認(rèn)為自己的猜想是對的，對方是錯誤的.那么你認(rèn)為他們實驗結(jié)論存在的問題是 .

4.測得的實驗數(shù)據(jù)總結(jié)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(dāng)豎直向下拉彈簧測力計時，應(yīng)該用手向上提起秤鉤，將指針調(diào)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(dāng)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?。?，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?fàn)顟B(tài)，每個鉤碼重0.5N，彈簧測力計的示數(shù)是1N，由數(shù)據(jù)分析得：動力×動力臂≠阻力×阻力臂，原因是 .

同學(xué)們在實驗探究的過程中，不僅要注重探究的結(jié)果，而且要注重探究的過程，對探究過程中出現(xiàn)的問題要善于思考、分析，并能在同學(xué)之間進(jìn)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?zāi)芰?，從而解決學(xué)習(xí)中遇到的問題.