探究杠杆的平衡条件
通过改变钩码的个数和位置使杠杆在水平位置平衡，探究动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系。
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动手做实验 · Virtual Lab
调好平衡螺母，再挂钩码让杠杆平衡
正在搭建 3D 实验台
第 1 步
使杠杆在水平位置平衡
挂钩码之前，先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
杠杆左端下沉，平衡螺母应向右调（哪边高，往哪边调）。
两端的螺母一起移动。杠杆哪端高，螺母就往哪端调。
左侧（动力 F₁）0 个 · 0 N · 第 2 格（10 cm）
右侧（阻力 F₂）0 个 · 0 N · 第 2 格（10 cm）
文字版：器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- 带刻度的杠杆和支架
- 钩码若干（每个 0.5 N）
- 弹簧测力计
- 细线
记忆口诀
左低右调，右低左调
调节平衡螺母时，杠杆哪端低，螺母就往另一端（高的一端）调。挂上钩码以后，平衡螺母就不能再动了。
- 01
把杠杆的中点支在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
要点杠杆左端下沉，螺母向右调；右端下沉，螺母向左调。
- 02
在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。
要点挂上钩码后不能再调节平衡螺母。
- 03
把左侧钩码的拉力当作动力 F₁，右侧钩码的拉力当作阻力 F₂，从杠杆上读出动力臂 l₁ 和阻力臂 l₂，填入表格。
- 04
改变钩码的个数和位置，重复实验，至少做 3 组。
要点多做几组，避免偶然性，才能得出普遍规律。
- 05
用弹簧测力计代替一侧的钩码，竖直向下拉、斜向下拉，使杠杆水平平衡，比较测力计的示数。
现象
两侧的力与力臂的乘积相等时，杠杆在水平位置平衡；用测力计斜着拉，要使杠杆仍水平平衡，示数比竖直向下拉时大。
结论
杠杆的平衡条件是：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂，即 F₁l₁ = F₂l₂。
01 — Principle
实验原理
杠杆在动力和阻力的作用下保持静止，叫作杠杆平衡。实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，可以消除杠杆自身重力的影响；挂上钩码后仍使杠杆在水平位置平衡，钩码的拉力竖直向下、与杠杆垂直，力臂就等于支点到悬挂点的距离，可以直接从杠杆上读出来。
02 — Pitfalls
易错点
Q1实验前为什么要调节杠杆在水平位置平衡？+
一是消除杠杆自身重力对实验的影响：支点在杠杆中点，调平后杠杆的重力作用线过支点。二是挂上钩码后杠杆在水平位置平衡，力臂可以直接从杠杆上读出来。
Q2挂上钩码后发现杠杆不平衡，能调节平衡螺母吗？+
不能。平衡螺母只在挂钩码之前用来调平杠杆。挂上钩码后再调螺母，等于改变了杠杆自身的平衡，测出的数据就不对了。应该改变钩码的个数或位置。
Q3只做一次实验就得出结论，有什么问题？+
结论可能是偶然的。比如 F₁ = 2 N、l₁ = 3 cm，F₂ = 3 N、l₂ = 2 cm，这时 F₁ + l₁ = F₂ + l₂ 也成立，会得出错误的结论。要多做几组不同的数据。
Q4用测力计斜着拉时，为什么示数变大？+
力臂是支点到力的作用线的距离。斜拉时力的作用线不再与杠杆垂直，力臂变小。阻力和阻力臂不变，由 F₁l₁ = F₂l₂ 可知，拉力要变大。
03 — Practice
典型例题
例 1
杠杆在水平位置平衡后，在左侧第 2 格挂 3 个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在右侧第 3 格挂几个同样的钩码？（每格长度相等）
例 2
调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，应把平衡螺母向（ ）调
例 3
下列工具在使用时，属于省力杠杆的是（ ）
例 4
杠杆平衡时，动力为 2 N，动力臂为 30 cm，阻力臂为 10 cm，则阻力为（ ）
04 — In Life
生活中的应用
l₁ > l₂ 省力
撬棒
动力臂比阻力臂长，用较小的力就能撬起重物，但要多移动一段距离。开瓶器、钳子也是省力杠杆。
l₁ < l₂ 费力
镊子
动力臂比阻力臂短，要用更大的力，但手指移动一点，镊子尖就移动很多，省距离。钓鱼竿、筷子也是这样。
l₁ = l₂ 等臂
天平
托盘天平是等臂杠杆，两边力臂相等，平衡时两盘里物体的质量相等。
05 — Safety
安全提示
- 钩码要挂稳，防止滑落砸到脚。
- 每侧不要挂太多钩码，测力计的拉力不要超过量程。
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