实验十五 探究杠杆平衡条件的实验
【探究目的】：
杠杆的平衡条件
【实验器材】：
杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、 细线、 刻度尺；
【探究假设】：
杠杆的平衡可能与“动力和力臂的乘积”、“阻力和阻力臂的乘积”有关。
【实验步骤】：
①调节杠杆两端的 平衡螺母
，使横梁平衡。
②在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码【每一个钩 50g=0.05kg ，重为：
G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N 】，（假设左端砝码的重力产生的拉力为阻力 F 2 ，右端钩码的重力产生的拉力
为动力 F 1 ，）先固定 F 1 大小和动力臂 l 1 的大小，再选择适当的阻力 F 2 ，然后移动阻力作用点，改变阻力臂
l 2 大小，直至杠杆平衡，分别记录下此时动力 F 1 、动力臂 l 1 、阻力 F 2 和阻力臂 l 2 的数值，并将实验数据记
录在表格中。
③固定 F 1 大小和动力臂 l 1 的大小，改变阻力 F 2 的大小，在移动阻力作用点，改变阻力臂 l 2 大小，直至杠杆
平衡，记录下此时的阻力 F 2 和阻力臂 l 2 的数值，并填入到实验记录表格中。
④改变动力 F 1 的大小，保持动力臂 l 1 的大小以及阻力 F 2 大小不变，再改变阻力 F 2 作用点，直至杠杆重新平
衡，记录下此时动力 F 1 大小和阻力臂 l 2 的大小，并填入到实验数据记录表。
⑤整理实验器材。
【数据记录】：实验数据记录表如下：
动力
F1 （ N ）
动力臂 l 1 (cm)
动力 × 动力臂
(NM
阻力
F 2 (N)
阻力臂
l 2 (cm)
阻力 × 阻力臂 (N•m)
步骤 2
步骤 3
步骤 4
【实验结论】：根据实验记录数据，探究结论是： 动力
× 动力臂
= 阻力
× 阻力臂
公式表示： F 1 L 1 =F 2 L 2
思考：在上述探究实验中，为什么每次都要使杠杆在水平位置保持平衡？
答：可以方便用刻度尺来直接测出实验中杠杆的力臂大小
【考点方向】：
1 、实验前杠杆的调节：左高右调，右高左调。平衡后实验过程中不能在调节平衡螺母
。
2 、将杠杆调成水平平衡的目的是：便于测量力臂
3 、选择杠杆终点作为支点的好处：消除杠杆自身重力对实验的影响
。
4 、将砝码换成测力计的好处是：能直接测出拉力的大小，实验操作方便
。
5 、将砝码换成测力计的缺点是：测力计本身有重量，对实验有一定的影响，使弹簧测力计的示数变大
。
6 、如上图，乙图和丙图中，弹簧测力计的示数作怎样变化：由大变小，原因是力臂由小变大。
7 、你认为哪个图更合理？答：丁图，
实验不受弹簧测力计的重力的影响
。
8 、使用弹簧测力计代替钩码最终目的是：更能正确认识力臂。
9 、多次实验的目的是：避免实验的偶然性，是结论具有普遍规律
。
【经典例题】：
【母题】：小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件．
(1) 若实验前杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡状态”或“不平衡状态”），可将杠
杆两端的平衡螺母向 ________( 填“左”或“右” ) 调节，使杠杆在水平位置平衡．目的是 .
(2) 在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是 ________________ ．
(3) 在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格
中．
次序
F 1 /N
l 1 /cm
F 2 /N
l 2 /cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是： ____________________________ 。
(4) 杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的 A 点处挂 4 个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应
在 B 点挂 个钩码．如果将 B 处的钩码换成弹簧测力计，那么手对弹簧测力计的拉力 （选填“大于”
“等于”“小于”）六个钩码的重力。
(5) 当杠杆平衡后，将 A 点和 B 点下方所挂的钩码同时向支点 O 靠近移一格，杠杆 ____________( 填“左侧
下降”“右侧下降”或“仍水平平衡” ) ．
(6) 如图丙所示，用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向
左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 ________( 填“变大”“变小”或“不
变” ) ，原因是 。
(7) 小明实验时改变钩码的个数和位置进 行了 多次实验， 其 目的是 ________ ．
【答 案 】
（ 1 ）平衡状态；右；消除杠杆自身重力对实验的影响，水平位置便于直接 读 出力臂。
（ 2 ）便于测量力臂；
（ 3 ） F 1 L 1 =F 2 L 2 ；
（ 4 ） 6 ；小于；
（ 5 ）左侧下降；
（ 6 ）变大；根据平衡条件，动力臂变小。
（ 7 ）避免实验的偶然性，使结论更具普遍性。
【 解析 】
（ 1 ）若实验前杠杆如图甲所示，左端下 沉 ，右端上 翘 ，可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水
平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，水平位置便于直接 读 出力臂。
（ 2 ）实验时 让 横杆 AB 在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重 心通 过支点，可以消
除杠杆重对杠杆平衡的影响；
（ 3 ）分 析 表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是： F 1 L 1 =F 2 L 2 ；
（ 4 ） 设 杠 杆 每 个 格 的 长 度 为 L ， 每 个 钩 码 的 重 力 为 G ， 根 据 杠 杆 的 平 衡 条 件 ： F A L A =F B L B ， 即
4G×3L=F B ×2L ， 解 得 F B =6G ， 需 挂 6 个钩码；
如果将 B 处的钩码换成弹簧测力计，那么由于向下的力，有两个，一是弹簧测力计自身重力， 另 一个是手
对弹簧测力计的拉力。 二者之 和 才 等于六个钩码的重力。
（ 5 ）根据杠杆的平衡条件： F A L A =F B L B ，若 A 、 B 两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格，则左侧
4G×2L=8GL ，右侧 6G×L=6GL ，因为 8GL ＞ 6GL ，所以杠杆左端 会 下降；
（ 6 ）根据杠杆的平衡条件： F A L A =F B L B ，阻力和阻力臂在不变的 情况 下，动力的方向向左倾斜时，动力臂
会 变小，因此 会导致 动力变大。
（ 7 ）小明实验时改变钩码的个数和位置进 行了 多次实验，能 够 避免一 组 数据的偶然性，多次测量 才 能得
出普遍规律。
练习 1 ：（ 2019 苏州 ）利用杠杆 开展相 关实验探究：
（ 1 ） 安 装好杠杆，将 其放 到水平位置后 松 手， 发现 杠杆 沿顺 时 针 方向 转 动，如图甲所示。则应将平衡螺
母向
（选填“左”或“右”）调节，直到杠 杄 在水平位置平衡；
（ 2 ）如图乙所示，在 A 点挂 3 个重力 均 为 0.5N 的钩码，在 B 点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使 其 在水
平位置平衡，弹簧测力计的示数为
N ；若在 第 （ 1 ）小题所 描 述的 情形 中 未 调节平衡螺母 而 直接 开
展 上述实验，弹簧测力计的示数 会
（选填“ 偏 大”、“ 偏 小”或“不变”）；
