張圣軍　邱教玉

探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)既是同學(xué)們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，又是中考的高頻考點(diǎn)，下面從該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及易錯點(diǎn)3個方面進(jìn)行分析說明。

要點(diǎn)提煉

1.重點(diǎn)：該實(shí)驗(yàn)的考查重點(diǎn)主要有以下3個方面。

（1）杠桿在水平位置的調(diào)平分為掛鉤碼前的調(diào)平和掛鉤碼后的調(diào)平。為了消除杠桿自身重力對杠桿平衡的影響，掛鉤碼前要讓杠桿的中點(diǎn)掛在支點(diǎn)上，且要調(diào)整杠桿兩端的平衡螺母，使其在水平位置平衡。（杠桿哪端高，平衡螺母就向哪端調(diào)節(jié)。）

（2）為了便于從杠桿上直接讀取力臂的長度，掛鉤碼后，通過調(diào)節(jié)鉤碼的個數(shù)和位置，仍然要讓杠桿在水平位置平衡。

（3）通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出杠桿的平衡條件：動力 × 動力臂 = 阻力 × 阻力臂。

2.難點(diǎn)：該實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是對力臂概念的理解，很多同學(xué)常常誤認(rèn)為力臂是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用線的距離。為此，同學(xué)們可用彈簧測力計替代一邊的鉤碼，通過改變拉力的方向，觀察彈簧測力計示數(shù)的變化，明確只有當(dāng)拉力的方向跟杠桿垂直時彈簧測力計的示數(shù)才最小，再通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3.易錯點(diǎn)：該實(shí)驗(yàn)的易錯點(diǎn)主要有以下4個方面。

（1）誤認(rèn)為不在水平位置靜止的杠桿是不平衡的。

（2）掛鉤碼后，為使杠桿在水平位置平衡，誤認(rèn)為仍然可以調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母。

（3）當(dāng)杠桿不平衡時，誤認(rèn)為杠桿將向力大的一邊或力臂長的一端轉(zhuǎn)動。（實(shí)際上杠桿是向力與力臂的乘積大的一方轉(zhuǎn)動。）

（4）誤認(rèn)為多次測量的目的是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差。（該實(shí)驗(yàn)多次測量的目的是了尋找普遍規(guī)律：動力 × 動力臂 = 阻力 × 阻力臂。）

探究應(yīng)用

例 （2021·江西）探究杠桿的平衡條件，回答下列問題。

【猜想與假設(shè)】

猜想一：動力 × 動力臂 =? 阻力 × 阻力臂。

猜想二：動力 × 支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離 =? 阻力 × 支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。

【設(shè)計實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

（1）如圖甲所示，應(yīng)將杠桿兩端的螺母向________（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。

（2）如圖乙所示，小明同學(xué)掛上鉤碼并調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

（3）改變鉤碼的_______和鉤碼的位置重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次，記錄的數(shù)據(jù)如下表。

【分析與論證】

根據(jù)小明同學(xué)的數(shù)據(jù)可驗(yàn)證猜想_______（選填“一”、“二”或“一和二”）是正確的。而小紅同學(xué)則認(rèn)為小明同學(xué)每組數(shù)據(jù)中的力臂恰好都等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，具有一定的特殊性，還應(yīng)改變動力或阻力的_______進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

于是，小紅同學(xué)協(xié)助小明同學(xué)按圖丙方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得表中后兩組數(shù)據(jù)。綜合分析表中數(shù)據(jù)可驗(yàn)證猜想_______是錯誤的。若要驗(yàn)證另一種猜想是否正確，必須添加的測量工具是_______。

通過以上探究，小明同學(xué)真正理解了力臂是支點(diǎn)到_______的距離。

答案：【設(shè)計實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（1）左 （3）個數(shù) 【分析與論證】一和二 方向? ?二刻度尺 力的作用線