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(shí)驗(yàn)之一，也是各種考試的重點(diǎn)考查內(nèi)容，同學(xué)們?cè)谔骄繉?shí)驗(yàn)的過程中通常會(huì)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(shí)驗(yàn)中，是將杠桿調(diào)在水平位置平衡，所以有些同學(xué)通常會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為：杠桿只有在水平位置時(shí)才是平衡的.其實(shí)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(shí)，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(duì)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(diǎn).在實(shí)驗(yàn)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(shí)，鉤碼所受的重力是豎直向下的，鉤碼對(duì)杠桿的拉力方向也是豎直向下的，此時(shí)其力臂是在水平方向上，若杠桿能在水平位置平衡，這時(shí)拉力的力臂就落在杠桿上，即支點(diǎn)到鉤碼對(duì)杠桿拉力作用線的距離，就是其拉力的力臂，很容易測(cè)出.

例2 在探究杠桿平衡條件的過程中，我們把支點(diǎn)放在質(zhì)地均勻的杠桿中間如圖2，這樣做的目的是 ；實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shí)驗(yàn)，得出以下數(shù)據(jù)，分析得出杠桿平衡條件是 ；請(qǐng)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(gè)鉤碼的質(zhì)量都相同）.

3.常見實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理.常見的有對(duì)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(shí)為了尋找它們之間的變化規(guī)律，由數(shù)學(xué)知識(shí)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(shí)驗(yàn)時(shí)，為了所謂的方便，會(huì)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(shí)驗(yàn)如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置中：小明與小亮在實(shí)驗(yàn)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(dòng)力+動(dòng)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(dòng)力×動(dòng)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(duì)的，對(duì)方是錯(cuò)誤的.那么你認(rèn)為他們實(shí)驗(yàn)結(jié)論存在的問題是 .

4.測(cè)得的實(shí)驗(yàn)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(cè)力計(jì)拉動(dòng)杠桿時(shí)，有時(shí)不能沿豎直方向，從而使實(shí)際力臂偏小，測(cè)得的拉力值偏大.另一個(gè)原因是使用彈簧測(cè)力計(jì)向下拉動(dòng)時(shí)，沒有考慮彈簧測(cè)力計(jì)自身重力對(duì)杠桿平衡的影響，從而測(cè)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(cè)力計(jì)時(shí)，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(cè)力計(jì)自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響.

例4 小明在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中，如圖4甲所示，用彈簧測(cè)力計(jì)在C處豎直向上拉，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí)，杠桿仍然在水平位置平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F （變大/不變/變?。?，原因是 .如圖4乙所示，用彈簧測(cè)力計(jì)在B處沿豎直向下拉，此時(shí)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)鉤碼重0.5N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是1N，由數(shù)據(jù)分析得：動(dòng)力×動(dòng)力臂≠阻力×阻力臂，原因是 .

同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)的消化與吸收，才能提高自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，從而解決學(xué)習(xí)中遇到的問題.