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对杠杠平衡条件的探究
覃春豪 发表于 2012-11-14 20:17:00

今天下午,我们国培班学员一起探究杠杠的平衡条件。虽然这是一个比较简单的问题,然而学员们都在认真的实验,并进行激烈的争论。课堂上,刘华丽老师提出杠杠调平的目的,在他们学校中是一个争议的问题,然后大家都进行了思考。探究杠杆平衡条件时,实验的第一步要调节杠杆在水平位置平衡,关于这样做的目的,参考资料通常有如下两种说法:

1)方便测力臂。

2)消除杠杆自身重力对平衡条件的影响。

对于这个问题,归纳起来有以下两种说法。

一、通过查看资料,在一些参考书中提到,关于调节杠杠平衡的目的是方便测力臂。具体给出的理由如下:

关于(1)说法,已经经过大量的事实证明是正确的,无需解释;现在只讨论(2)说法。如果杠杆的支点最好恰好在重心上(一般就是几何中心),则杠杆可以随遇平衡,此时杠杆自身重力对研究杠杆平衡条件实验没有影响。换而言之,即使杠杆不在水平位置上,杠杆仍然能够平衡,此时,“水平”的要求只是为了方便测量动力臂、阻力臂。

如果,在学校实验室条件下,杠杆的悬挂点一般都在杠杆中间并偏上的位置,不在几何中心。这种条件下实验,调节平衡螺母,杠杆平衡时(一般为静止),不论杠杆是否水平,杠杆的重力的作用线一定过支点,把杠杆看成一个整体(指杠杆和平衡螺母),重心就在支点的下方,实验时,杠杆的重力不会影响杠杆的平衡;只是,实验中要注意:接下来的实验中,原来在什么位置平衡,挂钩码后,还要在原来的位置平衡。

综上所述,无论杠杆是否在“水平”位置平衡,杠杆整体的重力(指杠杆和平衡螺母)都不会对实验数据造成影响,所以,说法(1)更为准确,说法(2)不准确。即,探究杠杆平衡条件时,杠杆在“水平”位置平衡的目的是力臂与杠杆重合,方便通过杠杆上的刻度尺直接读出力臂的大小。

二、通过教学中积累的经验,我们认为调节杠杠在水平位置平衡的目的在不同的地方,其目的是不一样的。

在实验前,我们调节杠杆在水平位置平衡,那是因为杠杆是有一种的重量的,不可能是理想的没有质量的轻质细杆。这个时候对杠杆进行调平,主要是消除杠杆本身自重的影响;然而在实验过程中,在读取实验数据前,我们调节杠杆在水平位置平衡,这个时候我们调平的主要目的是使得力臂刚好等于对应的杠杆长度,方便测出力臂。由此可见,这时调节杠杆平衡的目的在于方便测力臂。

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