实验解读：探究杠杆的平衡条件-2025-2026学年苏科版物理九年级上册

实验：探究杠杆的平衡条件 一、实验器材：杠杆、等质量钩码若干。 二、实验过程 1. 调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止，达到平衡状态。杠杆的调节遵循“左低右调，右低左调”的原则。 2. 给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数值记录在表格中。 3. 改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2，再做几次实验。 三、实验数据表格 四、实验结论 实验表明，杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。 五、实验拓展 1. 杠杆平衡条件的应用：实验结束后，若仅增加左侧钩码数或仅将左侧钩码向左移动，杠杆左侧会下沉；若仅增加右侧钩码数或仅将右侧钩码向右移动，杠杆右侧会下沉。 2. 本实验中，若将F2悬挂位置换成一个弹簧测力计，则弹簧测力计应该向下拉；保持杠杆水平平衡，将竖直向下的弹簧测力计绕悬挂点逆时针旋转，拉力对应的力臂将变小，弹簧测力计的示数将变大。 3. 古代科技——杆秤：杆秤是我国最古老，也是现今人类仍然在使用的一种称量物体质量的简易工具，由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽、秤钩等组成。下图中的杆秤有两个提纽，使用它称量较重物体的质量时，应选用离秤钩近的提纽。 创新题 1.（浙江丽水中考）下图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小，下列操作能使杆秤量程变大的是（     ） A. 将a点向左移 B. 将b点向右移 C. 换一个质量更小的秤砣 D. 将a、b点都向左移等长的距离 【装置分析】由杠杆的平衡条件可得，测量时杆秤相关的各物理量满足 Gala=G砣l砣最大，增大杆秤的量程需要使Ga增大。 【考点分析】杠杆的平衡条件 力臂的判断 【解析】将a点向左移会导致la增大，而G砣l砣最大不变，由Gala=G砣l砣最大可知，此时Ga减小，杆秤量程变小，故A不符合题意。将b点向右移，la增大，l砣最大减小，而G砣不变，由 Gala=G砣l砣最大可知，此时Ga减小，杆秤量程变小，故B不符合题意。换一个质量更小的秤砣，G砣减小，力臂均不变，由Gala=G砣l砣最大可知，此时Ga减小，杆秤量程变小，故C不符合题意。将a、b点都向左移等长的距离，l砣最大增大，la、G砣不变，由Gala=G砣l砣最大可知，此时Ga增大，杆秤量程变大，故D符合题意。 【答案】D 2.新思维模型建构 在物理学中，我们常把实际的研究对象简化成物理模型来研究。如图所示的甲、乙两棵树，它们根系的深浅及发达程度基本相同。当我们研究哪棵树容易被大风吹倒或折断时，可以把树看作一个________模型，由此就可以判断出______（选填“甲”或“乙”）树更容易被吹倒或折断。 【解析】我们可以把树看作一个以树与地面接触位置为支点的杠杆，由题意可知，两棵树根系的深浅及发达程度基本相同，即阻力和阻力臂相同；风对树的作用力为动力，树越高，则动力臂越大，所需的动力越小，越容易被吹倒或折断，由此可以判断乙树更容易被吹倒或折断。 【答案】杠杆  乙 3. 下图为小明探究“杠杆的平衡条件”的实验，所用钩码均相同。 （1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆_____（选填“是”或“不是”）平衡状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节。本实验中调节杠杆水平平衡的目的是：消除杠杆自身重力对实验的影响；便于实验时测量_____。 （2）如图乙，杠杆水平平衡后，在A点挂4个钩码，则应在B点挂______个钩码才能使杠杆在水平位置平衡。若平衡后在A、B两点各增加1个钩码，则杠杆_____________（选填“左侧下沉”“右侧下沉”或“水平平衡”）。 （3）如图丙，用弹簧测力计代替钩码，不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小，仍使杠杆在水平位置平衡，测得弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的图像如图丁所示。图像中每个点与两坐标轴围成的长方形的面积________（选填“相等”或“不相等”），其原因是_______。 【考点分析】 平衡状态   实验过程理解    杠杆的平衡条件 【解析】（2）设杠杆上每一小格对应的长度为l0，每个钩码的重力为G0，由杠杆的平衡条件可知，GAlA=GBlB，即4G0·3l0=GB·2l0，解得GB=6G0，故应在B点挂6个钩码才能使杠杆在水平位置平衡。若平衡后在 A、B两点各增加1个钩码，则杠杆左侧的力与其力臂的乘积为5G0·3l0=15G0l0，右侧的力与其力臂的乘积为7G0·2l0=14G0l0，由于15G0l0＞14G0l0，杠杆左侧会下沉。（3）由题意可知，杠杆左侧的力及其力臂保持不变，杠杆始终在水平位置平衡，故右侧的力与其力臂的乘积保持不变，图像中每个点与两坐标轴围成的长方形的面积对应力与力臂的乘积，大小相等。 【答案】（1）是   左   力臂的大小 （2）6  左侧下沉 （3）相等 左侧的力及其力臂保持不变，根据杠杆的平衡条件可知，右侧的力与其力臂的乘积保持不变 1 学科网（北京）股份有限公司 $